OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI OJAČANJE STIJENSKE MASE (1) KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena DIPLOMSKI STUDIJ SEMINARKSI RADOVI 1.Čavlano tlo 2.Zidovi.
Download ReportTranscript OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI OJAČANJE STIJENSKE MASE (1) KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena DIPLOMSKI STUDIJ SEMINARKSI RADOVI 1.Čavlano tlo 2.Zidovi.
Slide 1
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 2
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 3
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 4
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 5
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 6
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 7
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 8
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 9
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 10
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 11
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 12
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 13
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 14
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 15
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 16
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 17
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 18
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 19
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 20
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 21
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 22
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 23
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 24
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 25
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 26
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 27
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 28
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 29
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 30
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 31
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 32
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 33
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 34
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 35
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 36
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 37
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 38
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 39
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 40
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 41
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 42
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 43
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 44
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 45
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 46
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 47
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 48
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 49
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 50
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 51
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 52
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 53
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 54
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 55
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 56
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 2
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 3
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 4
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 5
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 6
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 7
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 8
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 9
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 10
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 11
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 12
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 13
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 14
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 15
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 16
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 17
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 18
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 19
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 20
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 21
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 22
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 23
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 24
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 25
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 26
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 27
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 28
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 29
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 30
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 31
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 32
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 33
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 34
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 35
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 36
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 37
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 38
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 39
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 40
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 41
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 42
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 43
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 44
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 45
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 46
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 47
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 48
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 49
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 50
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 51
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 52
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 53
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 54
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 55
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Slide 56
OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ,
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI
OJAČANJE STIJENSKE MASE (1)
KOLEGIJ: Ojačanje tla i stijena
DIPLOMSKI STUDIJ
SEMINARKSI RADOVI
1.Čavlano tlo
2.Zidovi od mehanički stabiliziranog tla
(MSE zidovi)
3.Primjena vegetacije u sanaciji klizišta
OJAČANJE STIJENSKE MASE
OPĆENITO
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
„Povoljne
lokacije” za
izgradnju
iskorištene
Potreba za
korištenjem
„nepovoljnih
lokacija „
RAZVOJ METODA POBOLJŠANJA
(OJAČANJA) SVOJSTAVA TLA I STIJENA
Ojačanjem tla i stijena nastoji se povećati
njihovu čvrstoću, tj. smanjiti deformabilnost.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
POBOLJŠANJE SVOJSTAVA
STIJENSKE MASE
• Projektiranje zasjeka u stijenskoj masi svodi se na
odabir stabilne geometrije i/ili potrebnih
odgovarajućih mjera podgrađivanja.
• Kriteriji deformabilnosti stijenske mase zasniva se na
geomehaničkoj (RMR) klasifikaciji stijenske
mase, jednoosnoj tlačnoj čvrstoći stijene i
geološkom indeksu čvrstoće (GSI) stijenske
mase.
• Na osnovi usvojenih kriterija čvrstoće i deformabilnosti
stijenske mase provode se analize stanja naprezanja i
deformacija i analize stabilnosti za potrebe projektiranja
osiguranja podzemnih otvora i zasjeka u stijenskoj masi.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DEFINIRANJE KARAKTERISTIKA
STIJENSKE MASE
Stijenska masa - diskontinuirana,
heterogena,
anizotropna i nalaze se u nekom naponskom stanju
Utvrđivanje vrsta i položaja različitih
materijala, kao i njihovih svojstava - geološki
profil i geotehnički model.
• Poboljšanje stijenske mase (Rock Improvement)
podrazumijeva termin koji obuhvaća sve postupke u
cilju poboljšanja mehaničkih značajki i drugih
karakteristika stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE
MASE
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
pregled klasifikacija stijenske mase, kao postupaka za
opisivanje stijenske mase, koje služe kao podloge za
utvrđivanje značajki stijenske mase te projektiranje zahvata
u stijenskoj masi
• Klasifikacija stijenske mase nije zamjena za
projektiranje zahvata u stijenskoj masi!!
• Osim poznavanja značajki stijenske mase,
projektiranje zahtijeva detaljno poznavanje in situ
stanja naprezanja, uvjeta podzemne vode te
redoslijed izvedbe planiranih iskopa
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi, 1946);
• Laufferova klasifikacija (Lauffer, 1958);
• Rock Quality Designation klasifikacija (RQD) (Deere et al.,
1967);
• Rock Structure Rating klasifikacija (RSR) (Wickham et al.,
1972);
• Geomehanička klasifikacija (RMR)
(Bieniawski, 1973);
• Q klasifikacija (Rock Tunneling Quality Index) (Barton et
al., 1974);
• Rock Mass Index klasifikacija (RMi) (Palmstrom, 1995)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Terzaghijeva klasifikacija (Terzaghi,
1946)- previše generalizira objektivno
stanje kvalitete stijenske mase
• Značaj Laufferove klasifikacije
(Lauffer, 1958) (koncepta vremena
nepodgrađenog iskopa) je u zahtjevima na
skraćenje vremena potrebnog za ugradnju
podgrade.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Quality Designation (RQD)
Index, (Deere et al., 1967) informacija o kvaliteti stijenske mase
proizlazi jedino iz opisa danog od strane
geologa i postotka dobivene jezgre.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• RSR sustav (Wickham et al., 1972) usvaja
dvije glavne kategorije faktora koji utječu na
ponašanje stijenske mase u tunelima:
– geološki parametri (tip stijenske mase,
prosječan razmak pukotina, orijentacija pukotina,
tip diskontinuiteta, glavni smjer rasjeda, smicanja i
preklapanja, značajke stijenske mase, trošenje ili
alteracija ) i
– parametri podgradne konstrukcije (raspon
tunela, smjer napredovanja tunela, metoda iskopa)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Geomehanička klasifikacija ili RMR
klasifikacijski sustav (Rock Mass
Rating System), razvio je Bieniawski
tijekom 1972. i 1973 (Bieniawski, 1976,
1989).
• Dvije inačice RMR1976 i RMR1989.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Q klasifikacija je zasnovana na
numeričkoj procjeni kvalitete stijenske
mase koja se opisuje sa šest parametara i
to:
• 1. RQD –indeks kvalitete jezgre
• 2. Jn – broj skupova pukotina,
• 3. Jr – indeks hrapavosti pukotina,
• 4. Ja – indeks alteracije pukotina,
• 5. Jw – faktor pukotinske vode i
• 6. SRF – faktor redukcije naprezanja
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
• Rock Mass index (RMi)
klasifikacija zasnovana je na selektivnim
dobro utvrđenim geološkim parametrima
stijenske mase dobivenim iz detaljiziranih
terenskih opisa građe stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA
ILI RMR
KLASIFIKACIJE
STIJENSKE MASE
RMR KLASIFIKACIJA
Klasifikacijska procedura zasniva se na
određivanju slijedećih šest parametara:
1.Jednoosna čvrstoća stijenskog materijala (ISRM, 1979)
2.RQD indeks (Rock Quality Designation)
3.Razmak pukotina (diskontinuiteta)
4.Stanje pukotina (diskontinuiteta)
5.Uvjeti podzemne vode
6.Orjentacija pukotina (diskontinuiteta).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
PODJELA STIJENSKE MASE U POJEDINAČNE
STRUKTURNE REGIJE KOJE SE ODVOJENO
KLASIFICIRAJU
GRANICE REGIJA- RASJEDI/ ZDROBLJENE
ZONE/PROMJENA TIPA STIJENSKE MASE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-ČVRSTOĆA• Definiranje parametara čvrstoće intaktne
stijene moguće je provesti laboratorijskim
ispitivanjima (PLT) i procjenom.
• Schmidt-ov čekić koristi se za jednostavno i brzo
određivanje približnih vrijednosti jednoosne
tlačne čvrstoće stijene ili određivanje čvrstoće
stijenki diskontinuiteta (korelacijskih odnos visine
odskoka (R) i jednoosne tlačne čvrstoće (sc)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Terenska procjena
jednoosne
čvrstoće
(Brown,
1981)
DIPLOMSKI
STUDIJ,tlačne
GRAĐEVINSKI
FAKULTET
U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-RAZMAK DISKONTINUITETA-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ZIJEV
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
• Zijev diskontinuiteta se često spominje i
prikuplja kao jedan od parametara
• Diskontinuiteti se s porastom dubine vrlo
brzo potpuno ispunjavaju, uglavnom glinom
ili glinovitim materijalom i kršjem (zijev
nestaje, dok istovremeno širina
diskontinuiteta može ostati vrlo velika)
PRIMJER ŠIROKIH ALI ZATVORENI DISKONTINUITETA
Definicije
zijeva, širine i debljine ispune diskontinuiteta,
Pollak, 2007
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA Shematska
usporedba
prosječne
veličine bloka i
širine
diskontinuiteta
ISPUNA
Pollak, 2007
• Ovisno
o debljini
ispune,dodatni
spriječen
je kontakt
neravnina
Ispunom
se
u inženjerskoj
geologiji
smatra
materijal
koji
Na
svojstva
ispune
utječu
iliobično
opetovani
procesi
trošenja
stijenki diskontinuitet,
diskontinuiteta,
ispunjava
a različit
od osnovne
stijene, bez
ili
dijageneze
koji mogu utjecati
naje
kvalitetu
ispune•obzira
Svojstva
ispune: posmična
čvrstoća,
permeabilnost i
na podrijetlo.
PROCJENJUJEMO
TROŠNOST
ISPUNE
deformabilnost
utječu na
čvrstoću diskontinuiteta
Debljina
ispune utvrđuje
se posmičnu
izravnim mjerenjima
ili procjenama
za(Bieniawski,
svaki sustav 1989).
diskontinuiteta posebno, a bitno je ustanoviti
STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
njenu min., maks.DIPLOMSKI
i najučestaliju
vrijednost
ISPUNA
RMR KLASIFIKACIJA
-STANJE DISKONTINUITETA -
PRIMJER DISKONTINUITETA BEZ ISPUNE
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Indeks
KLASIFIKACIJA
hrapavosti
RMR
-STANJE DISKONTINUITETA -
HRAPAVOST
• Glatki diskontinuiteti su, uglavnom, vezani za posebne uvjete
sedimentacije ili jače tektonizirane zone u kojima je kretanje
duž diskontinuiteta zagladilo plohe čitavog sustava. Vrlo
hrapavi diskontinuiteti uglavnom su vezani na zone otvorenih
i jako okršenih diskontinuiteta.
• Prema podjeli koju preporučuje ISRM (1978a), hrapavost se
razmatra u metarskom ali i centimetarskom mjerilu
istovremeno.
Karakteristični profili i koeficijenti
hrapavosti (JRC) u 10 cm veličinskom
Tipični profili hrapavosti u metarskom
DIPLOMSKI
FAKULTET
U RIJECI
području
(Barton
& Choubey, 1977)
veličinskom području (ISRM,
1978a)STUDIJ, GRAĐEVINSKI
RMR KLASIFIKACIJA
HRAPAVOST -STANJE DISKONTINUITETA • mjerenjem kutova nagiba na kružnoj ploči različitih
promjera (ISRM, 1978a);
• mjerenjem amplitude hrapavosti na iscrtanom profilu
hrapavosti (Barton & Bandis, 1990);
• mjerenjem amplitude hrapavosti pomoću štapa duljine
90 cm (Piteau, 1970);
• fotogrametrijskim mjerenjima (ISRM, 1978a);
• indirektno, računanjem kutova hrapavosti (i) iz
iscrtanog profila hrapavosti (Turk & Dearman, 1985);
• indirektno, smicanjem duž diskontinuiteta u laboratoriju
ili na terenu i metodom procjene maksimalnog otpora na
smicanje iz profila hrapavosti (ISRM, 1978a).
• Procjenom…
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- stanje diskontinuiteta-
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
STANJE PODZEMNE VODE
•
•
•
•
•
Suho
Vlažno
Mokro
Kapanje
Tečenje
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Bodovi
ukupno
RMR KLASIFIKACIJA
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
GEOMEHANIČKA ILI RMR
KLASIFIKACIJE STIJENSKE MASE
PRIMJER
STADION KANTRIDA
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast, -Litološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, sive boje,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
raspucan i okršen
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - -Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
50 (VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.1 x 0.1 x 0.1 m do-Veličina monolita: 0.1 x 0.1 do 2 x 2 m
2x2x4m
-Pojave nestabilnosti: ispadanje
Pojave nestabilnosti: otvaranje
olabavljenih blokova manjih dimenzija s
subvertikalnih pukotina
vrha kosine
Izmjereni diskontinuiteti: 30/250
-Izmjereni diskontinuiteti: 195/240 (ss);
(ss); 300/760; 5/800;
105/850; 5/680; 215/860
1
2
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 1
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 105/850 :
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 50 - 75 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 3 - 10 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapav) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10-100 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: djelomična kalcitna prevlaka
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
Duljina
3 - 10 m
2
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda <5 mm ili bez
5
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Pukotinska ispuna
Trošnost
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
18 bodova
Blok 1
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike
Ulazni podaci
stijene
Jednoosna čvrstoća 50 - 100 MPa
ISTIRQD
POSTUPAK ZA50
BLOK
- 75 %2
Bodovi
7
Razmak
diskontinuiteta
60 - 200 cm
13
15
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
modul deformabilnosti je Em = 13,774 MPa
68 bodova
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac, kristalast,
izražene slojevitosti, u gornjoj zoni Litološki opis: vapnenac, kristalast,
masivan, sive boje, raspucan,
izražene slojevitosti, sive boje, raspucan
mjestimično kavernozan
i okršen
Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50Geološki indeks čvrstoće GSI = 40 - 50
(VB/F)
(VB/F)
Veličina monolita: 0.5 x 0.5 x 0.5 m do Veličina
2
monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2 m do 2
x2x1m
x2x2m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti: 190/100 (ss);
Izmjereni diskontinuiteti: 50/720 (ss);
280/820; 345/800;
155/830; 340/670;
3
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
4
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 3
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju za set
diskontinuiteta 155/830:
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50-100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 60 - 200 cm
• - duljina pukotina: 10 - 20 m
• - oblik pukotina: stepeničast (hrapavo) I
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 16 - 18
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 10 – 50 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: kalcitna prevlaka > 5 mm
• - raspadnutost stijenki pukotina: umjereno raspadnute (WM)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
10 - 20 m
1
Razmak stijenki
>5 mm
0
Hrapavost JRC
16 - 18
6
tvrda >5 mm
2
WM
3
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Pukotinska ispuna
Trošnost
12 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 3
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
75 - 90 %
17
60 - 200 cm
15
ukupno
12
suho
15
RQD
ISTI POSTUPAK ZA BLOK 4
Razmak
diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta
Podzemna voda
66 bodova
modul deformabilnosti je Em = 14,591 MPa
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDALitološki opis: vapnenac,
kristalast, izražene slojevitosti,
u gornjoj zoni masivan, sive
boje, raspucan, mjestimično
kavernozan
Geološki indeks čvrstoće GSI =
40 - 50 (VB/F)
Veličina monolita: 0.2 x 0.2 x 0.2
m do 2 x 2 x 1 m
Pojave nestabilnosti: mogućnost
ispadanja olabavljenih blokova
Izmjereni diskontinuiteti:
190/110 (ss); 280/800;
345/740;
5
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
RMR KLASIFIKACIJA
- PRIMJER STADIONA KANTRIDAINŽENJERSKO GEOLOŠKE ZNAČAJKE
• Blok 5
• ulazi podaci za geomehaničku RMR89 klasifikaciju (set
190/110):
• - jednoosna tlačna čvrstoća: 50 - 100 MPa (procjena)
• - Rock Quality Designation RQD = 75 - 90 %
• - razmak između pukotina: 20 – 200 cm
• - duljina pukotina: >20 m
• - oblik pukotina: valovit (zaglađen) VI
• - hrapavost stijenki pukotina: JRC= 8-10
• - zijev (razmak između stijenki pukotina): 0.25 – 0.5 mm
• - ispuna između stijenki pukotina: bez ispune
• - raspadnutost stijenki pukotina: neznatno raspadnute (WS)
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stanje diskontinuiteta :
Ulazni podaci
Bodovi
>20 m
0
0.1 – 1.0 mm
4
8 - 10
3
Pukotinska ispuna
bez
6
Trošnost
WS
5
Karakteristike
diskontinuiteta
Duljina
Razmak stijenki
Hrapavost JRC
18 bodova
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Blok 5
Geomehanička klasifikacija (RMR89) za stijenu je:
Karakteristike stijene
Ulazni podaci
Bodovi
Jednoosna čvrstoća
50 - 100 MPa
7
RQD
Razmak
diskontinuiteta
75 - 90 %
20 - 200 cm
17
13
Stanje
diskontinuiteta
ukupno
18
Podzemna voda
suho
15
70 bodova
modul deformabilnosti je Em = 18,369 MPa
KRITERIJ ČVRSTOĆE
KRITERIJ
ČVRSTOĆE
KRITERIJ ČVRSTOĆE
Stvarni izazov u mehanici stijena predstavlja problem
predviđanja i usvajanja parametara čvrstoće
stijenske mase pri rješavanju inženjerskih problema.
• Ponašanje stijenske mase opisano je
kriterijima čvrstoće i deformabilnosti koji se
zasnivaju na empirijskim saznanjima o
ponašanju stijenske mase.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase je
empirijski kriterij zasnovan na podacima triaksijalnog
ispitivanja stijenske mase.
• Izvorni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće stijenske mase
predložen je 1980. godine (Hoek and Brown, 1980a, 1980b) kao
1 3
m 3 c s c
2
m, s -konstante ovisne o karakteristikama stijenske mase,
σc -jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijene.
σ1 -veće glavno naprezanje pri slomu i
σ3 -manje glavno naprezanje pri slomu.
Vrijednost mi može se izračunati iz triaksijalnog pokusa na
uzorcima stijene pri različitim naprezanjima
Za intaktnu stijenu vrijedi da je
Za raspucalu stijensku masu vrijedi da je
s = 1, m = mi
0 ≤ s < 1, m < mi
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Hoek i Brown stoga su predložili korištenje klasifikacija stijenske mase
za određivanje vrijednosti parametara m i s
Unaprijeđeni Hoek–Brownov kriterij čvrstoće
NEPOREMEĆENA STIJENSKA
MASA
POREMEĆENA STIJENSKA
MASA
RMR 100
m mi e
28
RMR 100
m mi e
RMR 100
RMR 100
se
9
14
se
6
Aproksimativne vrijednosti kvalitete stijenske mase i parametara stijenske mase za
unaprijeđeni Hoek – Brownov kriterij čvrstoće (Hoek and Brown, 1988)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Modificirani Hoek-Brownov kriterij čvrstoće
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
σc
a
mb-vrijednost konstante m za raspucalu stijensku
masu,
a -konstanta ovisna o karakteristikama raspucale
stijenske mase,
σc-jednoosna tlačna čvrstoća intaktne stijenske mase,
σ’1-veće glavno naprezanje pri slomu i
σ’3-manje glavno naprezanje pri slomu
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Procjena vrijednosti mb/mi na osnovi strukture stijenske mase i uvjeta površine
stijenki diskontinuiteta (Hoek et al., 1992)
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• Opći oblik Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće (Hoek,
1994; Hoek et al., 1995; Hoek et al., 2002):
σ' 3
σ' 1 σ' 3 σ c m b
s
σc
a
s- konstanta ovisna o karakteristikama stijenske mase
Za intaktnu stijensku masu, vrijedi da je s = 1 i a = 0.5
Za vrlo slabu kvalitetu stijenske mase, prihvatljiviji je modificirani Hoek–Brownov kriterij
s=0
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
• Procijenjena vrijednosti na osnovi strukture
stijenske mase, značajki intaktne stijene,
uvjeta površine stijenki diskontinuiteta, kao
i uvjeta koji proizlaze iz geometrije
intaktnih dijelova stijene i njihovog
ponašanja pod djelovanjem promjene uvjeta
stanja naprezanja u stijenskoj masi
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Hoek et al., 1998
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Geološki indeks čvrstoće (Geological
Strength Index–GSI
Neporemećena stijenska masa,
GSI > 25
Poremećena stijenska masa,
GSI 100
GSI < 25
mb mi e
28
GSI 100
se
a 0 .5
s0
9
a 0 . 65
GSI
200
Za vrijednost parametara mb, s i a Hoek, Kaiser i Bawden (Hoek et al., 1995) predlažu
izraze u zavisnosti od vrijednosti geološkog indeksa čvrstoće (Geological Strength Index–
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
GSI).
KRITERIJI ČVRSTOĆE STIJENSKE MASE
• U većini sada dostupnih metoda proračuna za analize
stabilnosti stijenske mase, kao što su metode analize
granične ravnoteže i numeričke metode modeliranja,
čvrstoća stijenske mase izražava se parametrima
Mohr-Coulombovog linearnog kriterija čvrstoće:
τf = c + σ tg
Postoji mogućnost uspostave matematičke veze između
Hoek–Brownovog i Mohr-Coulombovog kriterija čvrstoće
stijenske mase
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Rocscience- RocLab
Ulazni parametri
za proračun
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI