В природе существует множество видов горных пород, которые используются в строительстве и инженерных целях. Но когда дело доходит до использования, все они имеют различные свойства и параметры. В основном для инженерных целей породы должны быть классифицированы.
В 1974 году З.Т.Беньявски предложил систему классификации горных пород по геомеханике, основанную на значении рейтинга массы горной породы (RMR).
Свойства горных пород для инженерных целей:
Значение рейтинга массы породы (RMR) зависит от качества породы, и его значение варьируется от 0 до 100. RMR определяется на основе 6 параметров, приведенных ниже.
Прочность породы на сжатие:
Значение RMR зависит от предела прочности породы на сжатие без ограничения (qu) и может быть определено по результатам лабораторных испытаний на сжатие подготовленного образца породы. Или же узнать приблизительное значение предела прочности при сжатии из испытания точечной нагрузкой на неповрежденных кусках бурового керна. Для нахождения qu используйте следующее уравнение.
qu = 25 Is
Где Is = прочность при точечной нагрузке.
В следующей таблице приведено значение RMR породы в зависимости от предела прочности при точечной нагрузке (Is) и предела прочности при неограниченном сжатии (qu). Приращения варьируются от 15 до 0.
Показатель точечной нагрузки (Is) (МПа)
Предел прочности при сжатии без ограничения прочности (qu) (МПа)
Приращения рейтинга горной массы
>8
>200
15
4-8
100-200
12
2-4
50-100
7
1-2
25-50
4
——
10-25
2
3-10
1
< 3
0
Если приращение значения RMR меньше 3 (для последних 3 строк), то не используйте эту породу для инженерных целей.
Качество бурового керна:
Качество бурового керна связано с обозначением качества породы (RQD), которое выражается в %. RQD породы определяется по процентному восстановлению керна на длине более 10 см для кернов NX (диаметр 57,2 мм). А для других типов процентное извлечение определяется на длине, превышающей в два раза соответствующий диаметр.
Значение RMR для качества бурового керна в зависимости от значения RQD приведено в таблице ниже. Приращение варьируется от 20 до 3.
RQD (%)
Приращение RMR
91-100
20
76-90
17
51-75
13
25-50
8
<25
3
Расстояние между швами:
Расстояние между швами также должно определять значение рейтинга горной массы. Приращение рейтинга также должно отражать набор швов, который наиболее важен для конкретного применения. Если горная масса имеет меньше наборов швов, то рейтинг горной массы увеличивается.
В таблице ниже приведено приращение рейтинга для различных расстояний между швами (м), при этом приращение может варьироваться от 30 до 5.
Расстояние между швами (м)
>3
30
1-3
25
0.3-1
0.005-0.3
10
<0.005
5
Характеристики шва:
Наряду с расстоянием между швами, характеристики швов также влияют на величину приращения RMR. То есть для рейтинга следует учитывать состояние комплекта швов, которое является наиболее критичным для конкретного применения. Кроме того, RMR для характеристик шва также зависит от шероховатости шва.
В приведенной ниже таблице приведены значения рейтинга в зависимости от характеристик шва, которые варьируются от 25 до 0.
S.No
Описание шва
1
Очень шероховатая поверхность ограниченной протяженности, твердая порода стены
2
Слегка шероховатая поверхность, отверстие < 1 мм, твердая стеновая порода
3
Слегка шероховатая поверхность, отверстие < 1 мм, мягкая стеновая порода
4
Гладкая поверхность, отверстие 1-5 мм, швы протяженностью более нескольких метров
6
5
Открытые швы, заполненные более чем на 5 мм, швы протяженностью более нескольких метров
Состояние грунтовых вод:
Условия грунтовых вод могут в значительной степени влиять на поведение массива горных пород, поскольку состояние горных пород в большей степени зависит от грунтовых вод. Породе присваивается категория сухая, влажная, вода под умеренным давлением или серьезные проблемы с водой, а приращения рейтинга варьируются от 10 до 0. Если имеется разведочная штольня или пилотный тоннель, то приращение RMR также должно зависеть от притока на 10 м длины. Он также зависит от совместного давления воды, деленного на основное главное напряжение.
Общее условие
Приток на 10 м длины туннеля (л/мин)
Давление воды в стыке, деленное на основное напряжение
Полностью сухой
Нет
Влажный
0.0-0.2
Вода под умеренным давлением
25-125
0.2-0.5
Серьезные проблемы с водой
125
0.5
Ориентация швов:
Ориентация швов – это еще один параметр, который учитывается в инженерных целях, особенно для конкретных применений в прокладке тоннелей, горных работ и фундаментов. Если ориентация стыков очень благоприятна для рассматриваемой работы, то из суммы не вычитаются баллы. Но если они неблагоприятны, то применяются отрицательные оценки, которые приведены в таблице ниже. Приращения рейтинга для туннелей составляют от 0 до 12, а для фундаментов – от 0 до 25.
Ориентация состояния швов
Приращение RMR для туннелей
Приращение RMR для фундаментов
Очень благоприятное
Благоприятно
-2
Справедливо
-5
-7
Неблагоприятный
-10
-15
Очень неблагоприятно
-12
-25
- Классификация горных пород с примерами.
- Туннель Атал Рохтанг: Строительство самого длинного в мире автодорожного тоннеля на высоте 10 000 футов.
- Как улучшить качество и устойчивость горных пород? [PDF].
- Испытание бетонных кернов на прочность – отбор образцов и процедура.
- Исследование свойств горной массы для строительства фундамента.
- Вентиляция в тоннелях – Типы вентиляционных систем при строительстве тоннелей.
- Что такое съемка скан-линий?.