Seria II: Studenci IV-go roku BUDOWNICTWO Akademia Górniczo - Hutnicza

Prof. Zdzisław Bieniawski Bieniawski Design Enterprises, USA

Kraków 18. X. 2010

1

Wprowadzenie

Dane geotechniczne niezbędne do projektowania

Podsumowanie najważniejszych klasyfikacji masywu skalnego Terzaghi, RQD, RMR and Q Mniej polecane: GSI

‘Dziesięć Przykazań’ dla używania RMR i Q

Nowa Austriacka Metoda budowania Tuneli

Oszacowanie własności masywów skalnych2

CeleKlasyfikacji Inżynierskich

Określenie jakości masywu na podstawiemierzonych danych geotechnicznych;

Szacowanie własności masywów skalnych;

Szacowanie czasu samostateczności;

Dobór obudowy i wzmocnienia;

Podanie wspólnej bazy dla komunikacji.

3

Badania geotechniczne jako część Metodologii Projektowania

4

5

6

7

“Dziesięć Przykazań” dla używania Klasyfikacji RMR and Q

Ref. Barton, N. and Bieniawski, Z.T. “RMR and Q – Setting Records Straight”, Tunnels & Tunnelling Int., February 2008, pp.26-29.

I.Zawsze sprawdź czy dane geotechniczne zostały zmierzone a nie tylko oceniane.

II.Używaj ustalonych procedur klasifikacji RMR i Q, podziel masyw skalny na rejony geologiczne, podaj wartość oceny jakości górotworu zarówno jako wynik średni oraz jej rozpiętość.

III.Używaj obu systemów klasyfikacji i porównaj otrzymane korelacje pomiędzy RMR i Q z tymi opublikowanymi przez Bieniawskiego i Bartona.

IV.Oszacuj empirycznie moduł odkształcenia i wytrzymałość masywu skalnego dla celów modelowania.

V.Oszacuj empirycznie czas samostateczności wyrobiska bez obudowy i wybierz możliwą obudowę tymczasową.

8

“Dziesięć Przykazań”dla używania Klasyfikacji RMR and Q

VI.Przeprowadź modelowanie numeryczne, aby sprawdzić czy dostępne dane wejściowe są wystarczające.

VII.Jeśli dane nie są wystarczające, zażądaj wykonania dalszych badań geotechnicznych umożliwiających zaprojektowanie bezpiecznej i ekonomicznej konstrukcji.

VIII.Rozważ metody konstrukcyjne i w wypadku używania tarcz TBM, zasugeruj typ maszyny oraz oceń oczekiwany postęp używając wskaźniki QTBM i Rock Mass Excavability RME.

IX.Upewnij się, że wszystkie dane opisujące własności górotworu zostały ujęte w raporcie geotechnicznym, jasno opisano w nim wykorzystane procedury oraz założenia przyjęte do analizy wyników.

X.Wykonaj klasyfikacje RMR i Q w czasie realizacji projektu i porówaj oczekiwane i spotkane warunki jakości masywu skalnego.

9

10

Nowa Austriacka Metoda Tunelowa ”NATM”

RMR NATM (2004 ÖNORM B2203) Q

80 –100 Class I (80-100) A1 Strong/stable >10060 – 80 Good II (65-80) A2 Loosening/Block failure 10 – 10050 – 60 Fair IIIa (58-65) B1 Friable/Low stress failure 4 – 1040 – 50 IIIb (45-58) B2 Deep stress failure 1 – 420 – 40 Poor IV (29-45) B3 Rock pressure 0.1 – 110 – 20 Va (20-29) C1 Shear failure 0.01 – 0.1 0 – 10 Vb (5-20) C2 Ravelling, flowing < 0.01 “over L1 Soil, high cohesion V” L2 Soil, slight cohesion

New ref: Austrian Society for Geomechanics, 2008 Draft

Badania geotechniczne jako część Metodologii Projektowania

11

12

Palmström and Singh, 2001

Rock Mass deformation Modulus (GPa)

Galera 2008:

EMASS= Eintacte[(RMR - 100)/36]

 

  

13

14

15

Kalamaras, 1995

Rock Mass Strength (MPa)

MASS = c (intact) e[(RMR - 100)/24] Kalamaras [1995]

Galera 2008:

EMASS= E intacte[(RMR - 100)/36]

dlatego:

EM M

Ei c

  

2/3

16

Rock support chart for RMR and Q ratings (Barton & Bieniawski, 2008) 17

18

Praktyczne zastosowaniaKlasyfikacji w górnictwie

RMR (Bieniawski, 1974) M-RMR (Laubscher and Taylor, 1976) MBR (Cummings and Kendorski, 1982) Coal Mining RMR (Unal, 1986) Design of Mine Pillars (Mark, 1994) IRMR (Jakubec and Esterhizen, 2007) [caving operations in Chile and

Australia]

19

20

The overall structure of the MBR (Mining Basic RMR) system after Kendorski et al:

“A rock mass classification for caving mine design”, RETC, 1983, p.193

Conclusions

Place rock mass classifications within the overall engineering design methodology and process;

Observe the Ten Commandments for use of rock mass classifications;

For best engineering practice, exchange experience between tunnelling and mining projects.

21

References Alber, M (1996)

Classifying TBM contracts. Tunnels & Tunneling Int., December, p.41.

Aksoy, C O (2008) Review of Rock Mass Rating classification. Journal of Mining Science, v. 44, no. 1, p.51.

Barton, N and Bieniawski, Z T (2008) RMR and Q – Setting records straight. Tunnels & Tunnelling Int., February, p 26.

Bieniawski, Z T (1997)

Quo Vasis Rock Mass Classifications. Felsbau, v. 15, no. 3, June, p.177.

Bieniawski, Z T (1992) Design Methodology in Rock Engineering: Theory, Education and practice. A A Balkema Publishers, Rotterdam, 198p.

Jakubec, J and Esterhuizen, G S (2007) Use of mining rock mass rating classification. NIOSH Info. Cir. IC 9498, ed C Mark, p.73.

Kalamaras, G and Bieniawski, Z T (1995) A rock mass strength concept incorporating the effect of time. Proc ISRM Congress, Tokyo, Balkema, p.295.

Palmström, A (2009) Combining the RMR, Q and RMi classification systems. TUST, in press (on line), doi:10.1016.

Palmström, A and Singh, R (2001) The deformation modulus of rock masses – comparisons between in situ tests and indirect estimates. TUST, v.16, p.115.

Ramamurthy, T (2004) A geo-engineering classification for rocks and rock masses. Int.J.Rock Mech., v. 41, p.89.

Ramamurthy, T (2007)) A realistic approach to stand-up time. Proc. 11th ISRM Congress, Lisbon, p. 757.

Russo, G and Grasso, P (2007)On the classification of the rock mass excavation behaviour in tunneling. Proc. 11th ISRM Congress, Lisbon, p.979.