Масса уклона

Рейтинг наклонной массы ( SMR ) — это схема классификации горных пород, разработанная Мануэлем Романой. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} для описания прочности отдельного обнажения или склона горной породы. Система основана на более широко используемой схеме RMR . ^{[ 4 ]} который модифицирован количественными рекомендациями для оценки влияния неблагоприятной ориентации суставов (например, суставов, круто падающих из склона).

Рейтинг наклонной массы широко используется во всем мире. Он был включен в технические регламенты некоторых стран как отдельная система классификации или как показатель качества скалистых склонов (например, Индия, Сербия, Италия). ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Он также использовался более чем в 50 странах на пяти континентах, особенно в Азии (например, в Китае и Индии), где его использование очень распространено. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Определение

Схемы классификации горных пород разработаны для учета ряда факторов, влияющих на прочность и деформируемость горных пород (например, ориентация трещин, плотность трещин, неповрежденная прочность), и могут использоваться для количественной оценки пригодности обнажения или конкретного геологического материала. Оценки обычно варьируются от 0 до 100, где 100 соответствует наиболее компетентному горному массиву. Термин «масса горной породы» включает в себя влияние как неповрежденного материала, так и неоднородностей на общую прочность и поведение неоднородной горной среды. Хотя проверить механические свойства неповрежденной породы или трещин по отдельности относительно просто, описать их взаимодействие сложно, и несколько эмпирических оценочных схем (таких как RMR для этой цели доступно и SMR).

Расчет индекса SMR

В SMR используются те же первые пять категорий оценки, что и в RMR :

Прочность на одноосное сжатие неповрежденной породы,
Обозначение качества породы (или RQD),
Расстояние между швами,
Состояние суставов (сумма пяти подбаллов) и
Состояние грунтовых вод.

Последняя шестая категория — это корректировка рейтинга или наказание за неблагоприятную ориентацию суставов, что особенно важно для оценки компетентности скального склона. SMR предоставляет количественные рекомендации для оценки этого рейтингового штрафа в виде четырех подкатегорий, три из которых описывают относительный уклон породы и геометрию набора швов, а четвертая учитывает метод выемки склона. SMR касается как плоского скольжения, так и режима разрушения при опрокидывании, первоначально не учитывалось скольжение по нескольким плоскостям соединения. Однако Анбалаган и др. ^{[ 7 ]} адаптировали исходную классификацию видов разрушения клина.

Окончательный рейтинг SMR получается с помощью следующего выражения: ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

$SMR=RMR_{b}+F_{1}\times F_{2}\times F_{3}+F_{4}$

где:

RMR _b — индекс RMR, полученный на основе Классификации горных массивов Бенявского без каких-либо поправок.
F ₁ зависит от параллельности между разрывом α _j (или линией пересечения α _i в случае разрушения клина) и направлением падения склона.
F ₂ зависит от наклона несплошности (β _j ) в случае плоского разрушения и погружения β _i линии пересечения при клиновом разрушении. Что касается отказа при опрокидывании, этот параметр принимает значение 1,0. Этот параметр связан с вероятностью разрыва прочности на сдвиг.
F ₃ зависит от соотношения наклона (β _s ) и провалов несплошности (β _j ) (случаи опрокидывания или планарного разрушения) или наклона линии погружения (β _i ) (случай клинового разрушения). Этот параметр сохраняет поправочные коэффициенты Бенявского, которые варьируются от 0 до -60 баллов и выражают вероятность выхода неоднородности на поверхность склона при планарном и клиновом разрушении.
F ₄ – поправочный коэффициент, который зависит от используемого метода раскопок.

Хотя SMR используется во всем мире, иногда при его применении допускаются некоторые неверные толкования и неточности. Большинство наблюдаемых неточностей связано с расчетом вспомогательных угловых связей между падениями и направлениями падения несплошностей и угла наклона, необходимых для определения коэффициентов F ₁ , F ₂ и F ₃ . Подробное определение этих угловых отношений можно найти в . ^{[ 12 ]}

Модификации индекса SMR

Непрерывный SMR (C-SMR)

Томас и др. ^{[ 13 ]} предложены альтернативные непрерывные функции для расчета корректирующих параметров F ₁ , F ₂ и F ₃ . Эти функции показывают максимальные абсолютные различия с дискретными функциями менее 7 баллов и значительно уменьшают субъективные интерпретации. Более того, предложенные функции для расчета поправочных коэффициентов SMR уменьшают сомнения относительно того, какую оценку присвоить значениям вблизи границы дискретной классификации.

Предлагаемая непрерывная функция F ₁ , которая лучше всего соответствует дискретным значениям:

$F_{1}={\frac {16}{25}}-{\frac {3}{500}}\arctan \left({\frac {1}{10}}\left(|A|-17\right)\right)$

где параметр A представляет собой угол, образующийся между разрывом и простиранием склона для плоских и опрокидывающихся режимов разрушения, а также угол, образующийся между пересечением двух несплошностей (направление погружения) и направлением падения склона для клинового разрушения. Арктангенс выражается в градусах.

$F_{2}={\begin{cases}{\frac {9}{16}}+{\frac {1}{195}}\arctan \left({\frac {17}{100}}B-5\right),&{\text{for planar and wedge failure}}\\1,&{\text{for toppling failure}}\end{cases}}$

где параметр B — наклон несплошности в градусах для плоского разрушения и погружение пересечения для клинового разрушения. Обратите внимание, что функция арктангенса также выражается в градусах.

$F_{3}={\begin{cases}-30+{\frac {1}{3}}\arctan C,&{\text{for planar and wedge failure}}\\-13-{\frac {1}{7}}\arctan \left(C-120\right),&{\text{for toppling failure}}\end{cases}}$

где C зависит от соотношения между уклоном и падением несплошности (случаи опрокидывания или планарного разрушения) или наклоном склона и падением линии погружения для случая клинового разрушения. Арктангенсные функции выражаются в градусах.

Графический SMR (GSMR)

Альтернативно, Томас и др. ^{[ 14 ]} также предложен графический метод, основанный на стереографическом представлении несплошностей и наклона для получения корректирующих параметров СМР (F ₁ , F ₂ и F ₃ ). Этот метод позволяет легко получить поправочные коэффициенты SMR для простого уклона или для нескольких практических применений, таких как откосы линейной инфраструктуры, открытые горные работы или рытье траншей.

Другие адаптации SMR

Были предложены и другие подходы для адаптации SMR к различным ситуациям, таким как высокие склоны, флишевые образования или даже гетерогенные материалы. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Анализ чувствительности рейтинга склонной массы

Четырехмерный визуальный анализ геомеханической классификации SMR, выполненный Томасом и др. ^{[ 17 ]} с помощью методологии «Миры внутри миров» для изучения, анализа и визуализации взаимосвязей между основными управляющими параметрами этой геомеханической классификации выявило, что существует несколько случаев, когда геометрическое соотношение склон-несплошность практически не влияет на устойчивость склона (т.е. F ₁ ×F ₂ × F ₃ ≃ 0), и, как следствие, SMR можно вычислить, исправив базовый RMR только с помощью фактора F ₄ , используя следующее уравнение с максимальной ошибкой менее девяти пунктов:

$SMR=RMR_{b}+F_{4}$

Этими случаями, в которых влияние геометрии уклона и разрывов незначительно (т.е. F ₁ ×F ₂ ×F ₃ ≃0), являются:

а) При плоском разрушении

β _s < β _j ;
Значение выше 30° и β _j < 20°.

б) При разрушении клина

β _s < β _я ;
Значение выше 30° и β _i ; < 20 °C) При отказе от опрокидывания
β _j < 30°
Значение выше 30°
βj ₊ βs _° ≤ 120

Где β _s — угол наклона, β _j — угол наклона несплошности, β _i — наклон линии пересечения двух несплошностей, а A — параллельность между направлениями разрыва (или линии пересечения для клиньев) и наклона склона.

Принимая во внимание предыдущие ситуации, мы можем оценить, что индекс SMR нечувствителен к геометрическим условиям склона для значительного числа вероятных геометрий разрыва-наклона. В этих ситуациях можно пренебречь расчетом коэффициентов F ₁ , F ₂ и F ₃ , которые зависят от геометрии откоса и разрывов, считая, что F ₁ × F ₂ × F ₃ ≃ 0. ^{[ 17 ]} Эта информация может быть очень полезна для промысловых инженеров и геологов, поскольку помогает обеспечить предварительные приемлемые полевые значения SMR при выявлении любого из вышеупомянутых обстоятельств на изучаемом склоне, что приводит к значительной экономии времени. ^{[ 17 ]}

Применение индекса SMR

Индекс SMR можно рассчитать с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом SMRTool . ^{[ 18 ]} что позволяет рассчитать SMR на основе геомеханических данных массива горных пород, ориентации склона и разрывов. Это программное обеспечение использовалось для расчета индекса SMR с использованием трехмерных облаков точек. ^{[ 19 ]}

Некоторые авторы предложили различные методологии для картирования подверженности разрушениям горных склонов путем расчета индекса SMR с использованием географической информационной системы (ГИС). ^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}

См. также

Ссылки

^ Романа М. (1985). Новые рейтинги корректировок для применения классификации Бенявского к склонам. Учеб. Межд. Симп. о роли механики горных пород: 49-53.
^ Романа М. (1995). Геомеханическая классификация SMR для коррекции уклонов. Учеб. Межд. Конгресс по механике горных пород 3: 1085-1092.
^ СТМР. «СТМР Техническая служба механики горных пород» . www.stmr.es (на испанском языке) . Проверено 31 марта 2016 г.
^ Бенявский, З.Т. (1989). Классификация инженерных горных пород: Полное руководство для инженеров и геологов горного, гражданского и нефтяного строительства . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-60172-2 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Романа, М.; Томас, Р.; Серон, Джей Би (10 мая 2015 г.). Геомеханическая классификация рейтинга склонной массы (SMR): тридцатилетний обзор . 13-й Международный конгресс ISRM по механике горных пород. Квебек, Канада. ISBN 978-1-926872-25-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Томас, Р.; Романа, Р.; Серон, JB (2017). «Обзор текущего состояния геомеханической классификации рейтинга массы склонов (SMR)» . Гражданское строительство (на европейском испанском языке). 187 . ЦЕДЭКС : 53–60.
^ Анбалаган Р., Шарма С., Рагуванши ТК. Оценка устойчивости горного массива с использованием модифицированного подхода SMR. В: Труды 6-го сим-рок-меха, Бангалор, Индия, 1992. с. 258–68.
^ Азарафза, М., Кочкар, МК, и Чжу, Х.Х. (2021). Корреляции данных SMR-Qslope в классификации устойчивости прерывистого горного склона: модифицированная взаимосвязь с учетом иранских данных. Геотехническая и геологическая инженерия, 1-14
^ Азарафза М., Никообахт С., Рахнамарад Дж., Асаси Ф. и Дерахшани Р. (2020). Эмпирический метод корреляции рейтинга массы склона и Q уклона для провинции Исфахан, Иран. МетодыX, 7, 101069
^ Романа М. Роль геомеханических классификаций в изучении устойчивости склонов. В: IV Национального симпозиума по склонам и неустойчивым склонам, вып. 3; 1997: 955–1011.
^ Анбалаган Р., Шарма С., Рагуванши ТК. Оценка устойчивости горного массива с использованием модифицированного подхода SMR. В: Труды 6-го сим-рок-меха, Бангалор, Индия, 1992. с. 258–68
^ пастор Хосе Луис; Рикельме, Адриан Х.; Томас, Роберто; Кано, Мигель (01 декабря 2019 г.). «Уточнение параметров номинальной массы склона с помощью SMRTool, программного обеспечения с открытым исходным кодом». Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды . 78 (8): 6131–6142. Бибкод : 2019BuEGE..78.6131P . дои : 10.1007/s10064-019-01528-9 . hdl : 10045/99191 . ISSN 1435-9537 .
^ Томас, Р.; Дельгадо, Дж.; Серон, Джей Би (01 октября 2007 г.). «Модификация номинальной массы склона (SMR) с помощью непрерывных функций». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 44 (7): 1062–1069. Бибкод : 2007IJRMM..44.1062T . дои : 10.1016/j.ijrmms.2007.02.004 .
^ Томас, Р.; Куэнка, А.; Кано, М.; Гарсиа-Барба, Х. (4 января 2012 г.). «Графический подход к определению массы склона (SMR)». Инженерная геология . 124 : 67–76. Бибкод : 2012EngGe.124...67T . дои : 10.1016/j.enggeo.2011.10.004 .
^ Романа, М., Серон, Дж. Б., Монталар, Э., Классификация геомеханики SMR: применение, опыт и проверка ISRM 2003 – Технологическая дорожная карта для механики горных пород, Южноафриканский институт горного дела и металлургии, 2003.
^ Романа М., Томас Р., Серон Дж.Б. (2015). Классификация геомеханики Slope Mass Rating (SMR): тридцатилетний обзор. Материалы Конгресса ISRM 2015 — Международный симпозиум по механике горных пород, Квебек, Канада, 10–13 мая 2015 г. ISBN 978-1-926872-25-4 , 10 стр.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Томас, Р.; Вальдес-Абеллан, Ж.; Тенза-Абриль, AJ; Кано, М. (1 июля 2012 г.). «Новый взгляд на геомеханическую классификацию рейтинга массы склонов посредством четырехмерной визуализации». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 53 : 64–69. Бибкод : 2012IJRMM..53...64T . дои : 10.1016/j.ijrmms.2012.04.002 .
^ Адриан, Рикельме Гиль; Роберто, Томас Ховер; Антонио, Абеллан Фернандес (4 января 2014 г.). «СМРТул (МАТЛАБ)» . rua.ua.es. Проверено 8 апреля 2016 г.
^ Рикельме, Адриан Х.; Томас, Роберто; Абеллан, Антонио (01 апреля 2016 г.). «Характеристика скальных склонов с помощью оценки массы склона с использованием трехмерных облаков точек». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 84 : 165–176. Бибкод : 2016IJRMM..84..165R . дои : 10.1016/j.ijrmms.2015.12.008 . hdl : 10045/52313 .
^ Иригарай, К., Фернандес, Т. и Чакон, Дж. Предварительная оценка восприимчивости горных пород, склонов и склонов с использованием ГИС и классификации SMR. Natural Hazards, 30, 309-324, doi: 10.1023/B:NHAZ.0000007178.44617.c6.
^ Томас, Р., Кано, М., Каньяверас, Х.К.:, Куэнка, А., Дельгадо, Х., Эстевес, А., Пина, Х.А., Новые непрерывные функции для расчета рейтинга наклонной массы (SMR): применение с использованием геоинформационной системы к скалистым склонам карьера. Журнал Геологического общества Испании, 19, 87-97, 2006 г.
^ Йылмаз И., Маршалко М., Йилдирим М., Дерели Э. и Беднарик М. 2012. Карты кинематической нестабильности склона и карты массы склона (SMR) на основе ГИС: применение к железнодорожному маршруту в Сивасе ( Турция). Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды, 71, 351-357, номер doi: 10.1007/s10064-011-0384-5.

[1] Романа М. (1985). Новые рейтинги корректировок для применения классификации Бенявского к склонам. Учеб. Межд. Симп. о роли механики горных пород: 49-53.

[2] Романа М. (1995). Геомеханическая классификация SMR для коррекции уклонов. Учеб. Межд. Конгресс по механике горных пород 3: 1085-1092.

[3] СТМР. «СТМР Техническая служба механики горных пород» . www.stmr.es (на испанском языке) . Проверено 31 марта 2016 г.

[4] Бенявский, З.Т. (1989). Классификация инженерных горных пород: Полное руководство для инженеров и геологов горного, гражданского и нефтяного строительства . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-60172-2 .

[:1-5] Перейти обратно: ^а ^б Романа, М.; Томас, Р.; Серон, Джей Би (10 мая 2015 г.). Геомеханическая классификация рейтинга склонной массы (SMR): тридцатилетний обзор . 13-й Международный конгресс ISRM по механике горных пород. Квебек, Канада. ISBN 978-1-926872-25-4 .

[:2-6] Перейти обратно: ^а ^б Томас, Р.; Романа, Р.; Серон, JB (2017). «Обзор текущего состояния геомеханической классификации рейтинга массы склонов (SMR)» . Гражданское строительство (на европейском испанском языке). 187 . ЦЕДЭКС : 53–60.

[7] Анбалаган Р., Шарма С., Рагуванши ТК. Оценка устойчивости горного массива с использованием модифицированного подхода SMR. В: Труды 6-го сим-рок-меха, Бангалор, Индия, 1992. с. 258–68.

[8] Азарафза, М., Кочкар, МК, и Чжу, Х.Х. (2021). Корреляции данных SMR-Qslope в классификации устойчивости прерывистого горного склона: модифицированная взаимосвязь с учетом иранских данных. Геотехническая и геологическая инженерия, 1-14

[9] Азарафза М., Никообахт С., Рахнамарад Дж., Асаси Ф. и Дерахшани Р. (2020). Эмпирический метод корреляции рейтинга массы склона и Q уклона для провинции Исфахан, Иран. МетодыX, 7, 101069

[10] Романа М. Роль геомеханических классификаций в изучении устойчивости склонов. В: IV Национального симпозиума по склонам и неустойчивым склонам, вып. 3; 1997: 955–1011.

[11] Анбалаган Р., Шарма С., Рагуванши ТК. Оценка устойчивости горного массива с использованием модифицированного подхода SMR. В: Труды 6-го сим-рок-меха, Бангалор, Индия, 1992. с. 258–68

[12] пастор Хосе Луис; Рикельме, Адриан Х.; Томас, Роберто; Кано, Мигель (01 декабря 2019 г.). «Уточнение параметров номинальной массы склона с помощью SMRTool, программного обеспечения с открытым исходным кодом». Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды . 78 (8): 6131–6142. Бибкод : 2019BuEGE..78.6131P . дои : 10.1007/s10064-019-01528-9 . hdl : 10045/99191 . ISSN 1435-9537 .

[13] Томас, Р.; Дельгадо, Дж.; Серон, Джей Би (01 октября 2007 г.). «Модификация номинальной массы склона (SMR) с помощью непрерывных функций». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 44 (7): 1062–1069. Бибкод : 2007IJRMM..44.1062T . дои : 10.1016/j.ijrmms.2007.02.004 .

[14] Томас, Р.; Куэнка, А.; Кано, М.; Гарсиа-Барба, Х. (4 января 2012 г.). «Графический подход к определению массы склона (SMR)». Инженерная геология . 124 : 67–76. Бибкод : 2012EngGe.124...67T . дои : 10.1016/j.enggeo.2011.10.004 .

[15] Романа, М., Серон, Дж. Б., Монталар, Э., Классификация геомеханики SMR: применение, опыт и проверка ISRM 2003 – Технологическая дорожная карта для механики горных пород, Южноафриканский институт горного дела и металлургии, 2003.

[16] Романа М., Томас Р., Серон Дж.Б. (2015). Классификация геомеханики Slope Mass Rating (SMR): тридцатилетний обзор. Материалы Конгресса ISRM 2015 — Международный симпозиум по механике горных пород, Квебек, Канада, 10–13 мая 2015 г. ISBN 978-1-926872-25-4 , 10 стр.

[:0-17] Перейти обратно: ^а ^б ^с Томас, Р.; Вальдес-Абеллан, Ж.; Тенза-Абриль, AJ; Кано, М. (1 июля 2012 г.). «Новый взгляд на геомеханическую классификацию рейтинга массы склонов посредством четырехмерной визуализации». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 53 : 64–69. Бибкод : 2012IJRMM..53...64T . дои : 10.1016/j.ijrmms.2012.04.002 .

[18] Адриан, Рикельме Гиль; Роберто, Томас Ховер; Антонио, Абеллан Фернандес (4 января 2014 г.). «СМРТул (МАТЛАБ)» . rua.ua.es. Проверено 8 апреля 2016 г.

[19] Рикельме, Адриан Х.; Томас, Роберто; Абеллан, Антонио (01 апреля 2016 г.). «Характеристика скальных склонов с помощью оценки массы склона с использованием трехмерных облаков точек». Международный журнал механики горных пород и горных наук . 84 : 165–176. Бибкод : 2016IJRMM..84..165R . дои : 10.1016/j.ijrmms.2015.12.008 . hdl : 10045/52313 .

[20] Иригарай, К., Фернандес, Т. и Чакон, Дж. Предварительная оценка восприимчивости горных пород, склонов и склонов с использованием ГИС и классификации SMR. Natural Hazards, 30, 309-324, doi: 10.1023/B:NHAZ.0000007178.44617.c6.

[21] Томас, Р., Кано, М., Каньяверас, Х.К.:, Куэнка, А., Дельгадо, Х., Эстевес, А., Пина, Х.А., Новые непрерывные функции для расчета рейтинга наклонной массы (SMR): применение с использованием геоинформационной системы к скалистым склонам карьера. Журнал Геологического общества Испании, 19, 87-97, 2006 г.

[22] Йылмаз И., Маршалко М., Йилдирим М., Дерели Э. и Беднарик М. 2012. Карты кинематической нестабильности склона и карты массы склона (SMR) на основе ГИС: применение к железнодорожному маршруту в Сивасе ( Турция). Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды, 71, 351-357, номер doi: 10.1007/s10064-011-0384-5.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]