Критерий скольжения (геотехническая инженерия)

Критерий скольжения (несплошности) – это инструмент, позволяющий легко оценить прочности на сдвиг свойства несплошности в массиве горных пород на основе визуальной и тактильной (т.е. на ощупь) характеристики несплошности . ^[1]^[2]^[3]^[4] Прочность на сдвиг несплошности важна, например, при строительстве туннелей , фундаментов или откосов , но также устойчивость естественных склонов часто определяется прочностью на сдвиг вдоль разрывов.

Угол скольжения основан на легкости, с которой блок каменного материала может перемещаться по неоднородности, и, следовательно, сравним с углом наклона , определенным с помощью теста на наклон , но в большем масштабе. Критерий скольжения был разработан для напряжений, которые могут возникнуть на склонах высотой от 2 до 25 метров (от 6,6 до 82,0 футов), следовательно, порядка максимум 0,6 мегапаскаля (87 фунтов на квадратный дюйм). Критерий скольжения основан на обратном анализе нестабильности склонов и более ранних работах ISRM. ^[5] и Лаубшер. ^[6] Критерий скольжения является частью Классификации вероятностей устойчивости склонов (SSPC). ^[3] система анализа устойчивости склонов.

Таблица 1. Характеристика и факторы разрыва.
характеристика			фактор
Крупномасштабная шероховатость ( Rl )	волнистый		1.00
	слегка волнистый		0.95
	изогнутый		0.85
	слегка изогнутый		0.80
	прямой		0.75
Мелкая шероховатость ( рупий )	грубый ступенчатый/нерегулярный		0.95
	гладкий ступенчатый		0.90
	полированный ступенчатый		0.85
	грубый волнистый		0.80
	гладкая волнистая		0.75
	полированный волнистый		0.70
	грубый плоский		0.65
	гладкий плоский		0.60
	полированный плоский		0.55
Заполняющий материал ( Im )	цементированный/цементированный заполнитель		1.07
	без заполнения – только поверхностное окрашивание		1.00
	не размягчающийся и не подвергающийся сдвигу материал, например, без глины, талька	грубый	0.95
		середина	0.90
		отлично	0.85
	смягчающий и мягко режущийся материал, например, глина, тальк	грубый	0.75
		середина	0.65
		отлично	0.55
	выбоины < неровности		0.42
	выбоины > неровности		0.17
	текучий материал		0.05
Karst (Карст )	никто		1.00
Karst (Карст )	карст		0.92

Скользящий угол

Угол скольжения рассчитывается следующим образом:

$''sliding-angle''$ $={\frac {Rl*Rs*Im*Ka}{0.0113}}$

где угол скольжения измеряется в градусах, а

Rl = крупномасштабная шероховатость

Rs = мелкий масштаб шероховатости

Im = материал заполнения в несплошности

Ка = карст; наличие карстовых (растворных) особенностей вдоль разрыва

(Значения параметров указаны в таблице 1 и поясняются ниже)

Рисунок 1. Крупномасштабные примеры графиков шероховатости.

Крупномасштабная шероховатость ( Rl )

Крупный масштаб шероховатости ( Rl ) основан на визуальном сравнении следа (длиной около 1 м) или поверхности (площадью около 1 х 1 м). ² разрыва волнистый с примерами графиков на рисунке 1. В результате получается описательный термин: , слегка волнистый, изогнутый, слегка изогнутый или прямой . Соответствующий коэффициент для Rl указан в таблице 1.
способствует Крупномасштабная шероховатость (Rl) трению вдоль несплошности только тогда, когда стенки с обеих сторон несплошности прилегают друг к другу, т. е. неровности на обеих стенках несплошности совпадают. Если разрыв несоответствующий, коэффициент Rl = 0,75.

Рисунок 2. Примеры графиков шероховатости в небольшом масштабе.

Мелкая шероховатость ( рупий )

Мелкий масштаб шероховатости ( Rs ) устанавливается визуально и тактильно (ощущением). Первый термин «шероховатый» , «гладкий » или «полированный» устанавливается путем ощупывания поверхности неоднородности ; шероховатая вызывает боль, когда пальцы перемещаются по поверхности с некоторой (небольшой) силой, гладкая ощущается сопротивление пальцев, а полированная дает ощущение, примерно похожее на поверхность стекла.
Второй член устанавливается визуально. След (длиной около 0,2 м) или поверхность (площадью около 0,2 х 0,2 м). ² разрыва ; сравнивается с примерными графиками на фиг.2 это дает ступенчатую , волнистую или плоскую форму . Два термина, визуальный и тактильный, представляют собой объединенный термин, соответствующий фактор указан в таблице 1.
Визуальная часть мелкого масштаба шероховатости (Rs) дает вклад в трение вдоль несплошности только в том случае, если стенки с обеих сторон несплошности пригнаны , т.е. неровности на обеих стенках несплошности совпадают. Если несплошность несоответствующая, то визуальную часть мелкого масштаба шероховатости (Rs) следует принимать плоской для расчета угла скольжения , а значит, малый масштаб шероховатости (Rs) может быть только грубым, плоским, гладким. плоский или полированный плоский .

Заполнение разрыва ( Im )

Материал заполнения несплошности часто оказывает заметное влияние на характеристики сдвига. Различные варианты заполняющего материала перечислены в таблице 1, а ниже приводится краткое объяснение каждого варианта.

Цементированная несплошность или цементированное заполнение

или Зацементированный несплошность несплошность с цементированным заполнением имеет более высокую прочность на сдвиг, чем несплошность без цемента, если цементный или цементированный заполнитель прикреплен к обеим стенкам несплошности. Обратите внимание, что цемент и цементные связи, которые прочнее окружающей неповрежденной породы, перестают быть механической плоскостью слабости, а это означает, что «угол скольжения» не имеет силы.

Нет заполнения

Отсутствие заполнения описывает разрыв, который может иметь покрытые стены, но не иметь другого заполнения.

Несмягчающийся наполнитель

Неразмягчающийся наполнитель – это материал, характеристики сдвига которого не изменяются ни под воздействием воды, ни под влиянием сдвигового смещения. Материал может сломаться, но эффекта смазки не будет. Частицы материала могут катиться, но это считается незначительным влиянием, поскольку после небольших смещений частицы материала, как правило, все равно будут иметь очень угловатую форму. Далее он подразделяется на крупный , средний и мелкий в зависимости от размера зерен в материале заполнения или размера зерен или минералов в стенке несплошности. Для описания следует использовать больший из двух. Толщина заполнения может быть очень тонкой, иногда не превышающей пылевого покрытия.

Смягчающее наполнение

Размягчающийся материал наполнителя под воздействием воды или перемещений приобретает меньшую прочность на сдвиг и действует как смазочный агент.Далее он подразделяется на крупный , средний и мелкий в зависимости от размера зерен в материале заполнения или размера зерен или минералов в стенке несплошности. Для описания следует использовать больший из двух. Толщина заполнения может быть очень тонкой, иногда не более пылевого покрытия.

Заполнение строжки

Заполнение пробоин означает относительно толстый и непрерывный слой материала заполнения, в основном состоящий из глины, но может содержать фрагменты горных пород. Глинистый материал полностью или частично окружает обломки породы в глине, так что они не соприкасаются с обеими стенками разрыва. Подразделение производится на менее толстые и более толстые, чем амплитуда шероховатости стенок несплошности. Если толщина меньше амплитуды шероховатости, на прочность на сдвиг будет влиять материал стенки, и стенки несплошности будут соприкасаться после определенного смещения. Если толщина заполнения превышает амплитуду, трение несплошности полностью определяется заполнением.

Заполнение из струящегося материала

Очень слабое и неуплотненное заполнение несплошностей вытекает из несплошностей под действием собственного веса или вследствие очень небольшой спусковой силы (например, давления воды, вибраций от движения транспорта или процесса земляных работ и т. д.).

Karst (KaКарст

Наличие растворных ( карстовых ) особенностей вдоль разрыва.

См. также

Ссылки

^ Хак, HRGK; Прайс, генеральный директор (25–29 сентября 1995 г.). Фуджи, Т. (ред.). Определение трения о несплошности по классификации горных пород (PDF) . Материалы 8-го конгресса Международного общества механики горных пород ( ISRM ). Том. 3. Токио, Япония: Балкема, Роттердам, Тейлор и Фрэнсис . стр. 23–27. ISBN 978-90-5410-576-3 .
^ Хак, Р. (1998) [1-е издание; 2-е издание 1998 г.]. Классификация вероятностей устойчивости склонов (SSPC) (PDF) . Публикация ITC 43. Технический университет Делфта и Университет Твенте — Международный институт аэрокосмических исследований и наук о Земле ( ITC Энсхеде ), Нидерланды. п. 258. ИСБН 978-90-6164-154-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хак, Р.; Прайс, Д.; Ренгерс, Н. (2003). «Новый подход к устойчивости скальных откосов - вероятностная классификация (SSPC)». Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды . 62 (2): 167–184. Бибкод : 2003BuEGE..62..167H . дои : 10.1007/s10064-002-0155-4 . S2CID 140693335 .
^ Прайс, генеральный директор (2008). Де Фрейтас, Миннесота (ред.). Инженерная геология: принципы и практика . Спрингер . п. 450. ИСБН 978-3-540-29249-4 .
^ ИСРМ (2007). Улусай, Р.; Хадсон, Дж. А. (ред.). Синяя книга - Полный список предлагаемых ISRM методов определения характеристик, испытаний и мониторинга горных пород: 1974–2006 гг . Анкара: ISRM и Турецкая национальная группа ISRM. п. 628. ИСБН 978-975-93675-4-1 .
^ Лаубшер, Д.Х. (1990). «Система геомеханической классификации для оценки горного массива при проектировании горных предприятий». Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии . 90 (10): 257–273. ISSN 0038-223X .

Дальнейшее чтение

Андраде, PS; Сарайва, А.А. (2008). «Оценка коэффициента совместной шероховатости неоднородностей, обнаруженных в метаморфических породах». Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды . 67 (3): 425–434. Бибкод : 2008BuEGE..67..425A . дои : 10.1007/s10064-008-0151-4 . hdl : 10316/7611 . S2CID 129119508 .
Филипелло, А.; Джулиани, А.; Мандрон, Г. (2010). «Анализ подверженности скальных склонов разрушению: от измерений дистанционного зондирования до растровых модулей геоинформационной системы» . Американский журнал наук об окружающей среде . 6 (6): 489–494. дои : 10.3844/ajessp.2010.489.494 .
Эй Джей, Герцема (2003). Прочность на сдвиг скальных соединений с особым упором на фундаменты плотин; Кандидатская диссертация . Факультет естественных и сельскохозяйственных наук, Школа физических наук, факультет геологии, Университет Претории, Южная Африка. урна: etd-09252008-170958.
Хейсман, М.; Хак, HRGK; Ньювенхейс, JD (2004). Шуберт, В. (ред.). Наблюдается деградация горной массы и, как следствие, нестабильность склона . Горная инженерия – теория и практика. EUROCK 2004 и 53-й коллоквиум по геомеханике. Зальцбург, Австрия: Верлаг Глюкауф, Эссен, Германия. стр. 449–452. ISBN 3-7739-5995-8 .

[HackPrice1995-1] Хак, HRGK; Прайс, генеральный директор (25–29 сентября 1995 г.). Фуджи, Т. (ред.). Определение трения о несплошности по классификации горных пород (PDF) . Материалы 8-го конгресса Международного общества механики горных пород ( ISRM ). Том. 3. Токио, Япония: Балкема, Роттердам, Тейлор и Фрэнсис . стр. 23–27. ISBN 978-90-5410-576-3 .

[Hack1998-2] Хак, Р. (1998) [1-е издание; 2-е издание 1998 г.]. Классификация вероятностей устойчивости склонов (SSPC) (PDF) . Публикация ITC 43. Технический университет Делфта и Университет Твенте — Международный институт аэрокосмических исследований и наук о Земле ( ITC Энсхеде ), Нидерланды. п. 258. ИСБН 978-90-6164-154-4 .

[HackPriceRengers-3] Перейти обратно: ^а ^б Хак, Р.; Прайс, Д.; Ренгерс, Н. (2003). «Новый подход к устойчивости скальных откосов - вероятностная классификация (SSPC)». Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды . 62 (2): 167–184. Бибкод : 2003BuEGE..62..167H . дои : 10.1007/s10064-002-0155-4 . S2CID 140693335 .

[Price2008-4] Прайс, генеральный директор (2008). Де Фрейтас, Миннесота (ред.). Инженерная геология: принципы и практика . Спрингер . п. 450. ИСБН 978-3-540-29249-4 .

[ISRMbluebook-5] ИСРМ (2007). Улусай, Р.; Хадсон, Дж. А. (ред.). Синяя книга - Полный список предлагаемых ISRM методов определения характеристик, испытаний и мониторинга горных пород: 1974–2006 гг . Анкара: ISRM и Турецкая национальная группа ISRM. п. 628. ИСБН 978-975-93675-4-1 .

[Laubscher-6] Лаубшер, Д.Х. (1990). «Система геомеханической классификации для оценки горного массива при проектировании горных предприятий». Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии . 90 (10): 257–273. ISSN 0038-223X .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]