محاسبه امتیاز توده شیب (Slope Mass Rating)

admin
پایداری شیب

رده بندی تجربی دامنه های سنگی با روش SMR

در این روش با استفاده از سیستم رده بندی RMR و با بکارگیری ضرایب تعدیل وابسته به ارتباط درزه ها و شيب و همچنین يک ضریب دیگر که وابسته به روش حفاري است امتیاز پایداری دامنه ها را محاسبه می نماییم. در محاسبه SMR از مقدار RMR پایه که از جداول رده بندي ژئومکانيکي توده سنگ به دست می‌آید استفاده می شود. مقادیر F1، F2 و F3 نیز ضرایب تصحيحي هستند که به جهت‌گيري درزه ها نسبت به دامنه شيرواني بستگي داشته و F4 نیز فاکتور تصحيح روش حفاري است. در ادامه به تفصیل، نحوه اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز در این طبقه بندی را بیان نموده و در نهایت یادمی گیریم چگونه به کمک امتیاز به دست آمده برای هر شیروانی در خصوص پایداری آن قضاوت کنیم:

طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ (Rock Mass Rating)

در استفاده از روش RMR ابتدا بایستی توده سنگ مورد مطالعه از نظر ساختاری به بخشهای مختلف تقسیم شود و سپس عوامل مورد نیاز برداشت شده و در نهایت هر بخش بطور مجزا رده بندی شود. اين روش رده بندی شش پارامتر زير را اندازه گیری کرده، امتیازدهی نموده، با يكديگر مرتبط ساخته و در نهایت اثرات آنها را بر پایداری توده سنگ به صورت یک امتیاز کلی در نظر می‌گیرد:

(a) مقاومت فشاري تك محوري سنگ بكر

(b) شاخص كيفيت سنگ RQD

(c) فاصله داري ناپیوستگی‌ها

(d) شرايط ناپیوستگی‌ها

(e) شرايط آب زيرزميني

(f) جهت‌يابي ناپیوستگی‌ ها

امتیاز های مربوط به راستای درزه ها نسبت به جهت یابی سازه ی مربوطه

راهنمای تعیین امتیاز مربوط به راستای درزه ها نسبت به جهت یابی تونل.

راهنمای تعیین امتیاز مربوط به راستای درزه ها نسبت به جهت یابی تکیه گاه سد.

راهنمای تعیین امتیاز وضعیت.

طبقه بندی توده سنگ براساس مجموع امتیاز ها.

طبقه بندی ژئومکانیکی توده ی سنگ RMR

استفاده از اپلیکیشن های گوشی های هوشمند :

1- RMR Calc free
لینک دانلود

2- 1- quick rocks
لینک دانلود

امتیاز توده شیب SMR

امتیاز توده ی شیب در این روش بااستفاده از سیستم رده بندی RMR و بابکار گیری ضرایب تعدیل وابسته به ارتباط درزه ها و شیب و همچنین یک ضریب دیگر که وابسته به روش حفاری است بدست می آید.

در این رابطه مقدار RMR basic از جداول رده بندی ژئومکانیکی توده سنگ بدست می آید. مقادیر F1,F2,F3 نیز ضرایب صحیحی هستند که به جهت گیری درزه ها نسبت به دامنه ی شیروانی بستگی دارند و F4نیز فاکتور تصحیح روش حفاری است.

نحوه ی محاسبه ی RMR basic

(a) مقاومت فشاری تک محوری سنگ بکر

(b) شاخص کیفیت سنگ RQD

(d)شرایط ناپیوستگی ها

(e) شرایطاب زیر زمینی

نحوة محاسبة F1

مقدار F1 به موازي بودن امتداد ناپیوستگی‌ها و امتداد دامنة شيب بستگي داشته و مقدار آن بين 1، برای زمانی که صفحات ناپیوستگی و صفحة شیب تقریباً موازی هم هستند، یعنی برای درزهها و شیروانیهایی با اختلاف امتداد کمتر از 5 درجه است، تا 0/15، برای زمانی که زاویة بین امتداد آنها بیشتر از 30 درجه بوده و احتمال شکست بسیار کم است، تغيير می‌کند.
به کمک قدر مطـلق مـقدار تفاضـل زاویة جهت شیب (یا امتداد) ناپیوستگی (αj) از جهت شیب (یا امتداد) صفحة شیروانی (αs) (یعنی |αj-αs|) میتوان در خصوص وضعیت پایداری دامنه از نظر لغزش صفحهای یا گوهای و یا واژگونی اظهار نظر کرد و مقدار ضریب تصحیح مناسب را به دست آورد. در جدول زیر عبارت P بیانگر مُد شکست صفحهای بوده، T بیانگر شکست واژگونی و W نیز نشانگر وقوع شکست گوهای است. عبارت αi زاویة جهت شیب فصل مشترک دو درزه که با تقاطع همدیگر گوه ایجاد کردهاند، میباشد. مقدار F1 به طور تقريبي با رابطة زير نیز بيان میشود:

که در آن A زاوية بين امتداد دامنة شيرواني با امتداد ناپيوستگي است.

ضرایب تصحیح مربوط به جهت گیری های مختلف درزه ها(رومانا1985)

نحوة محاسبة F2

مقدار ضریب F2 به زاویة شیب ناپیوستگی یا زاویة پلانژ خط فصل مشترک به ترتیب در مُدهای شکست صفحهای و گوهای اشاره دارد و مقدار آن از 0/15 (برای درزههایی با شیب کمتر از 20 درجه) تا 1 (برای درزههایی با شیب بیش از 45 درجه) تغییر میکند.
همانطور که در اسلاید قبل مشاهده کردید، عبارت βj زاویة شیب ناپیوستگی بوده، βs زاویة شیب شیروانی و βi نیز زاویة پلانژ خط فصل مشترک تقاطع دو ناپیوستگی است. همانطور که مشاهده میشود در مُد شکست واژگونی، مقدار F2 برابر 1 است. همچنین مقدار ضریب F2 را میتوان از رابطة زیر نیز به دست آورد.

نحوة محاسبة F3

مقدار F3 بیانگر رابطة بین زاویة شیب دامنه و شیب ناپیوستگیها است. با توجه به جدول مذکور، زمانی که سطح شیبدار و درزهها هم شیب هستند (یعنی |βj-βs|=0)، وضعیت آن متوسط نامیده میشود و در مُدهای شکست P و W مقدار تصحیح 25- برای F3 منظور میشود.
مشاهده میشود وقتي شيب دامنه بیش از 10 درجه بيشتر از شيب درزه‌ها باشد، وضعيت بسيار نامساعد نامیده میشود و ضریب تصحیح 60- برای آن منظور میشود. در شکست واژگوني، مساعد یا نامساعد بودن وضعيت با مجموع شيب درزه‌ها و شيب شيرواني (یعنی βj+βs) بررسی میشود.

نحوة محاسبة F4

ضریب F4 نیز مربوط به تصحيح روش حفاري است.
اين عامل شامل شيب طبيعي يا حفاري شیب‌ها به روش‌های پيش‌شکافي، آتشباري نرم، آتشباري ضعيف و حفاري مکانيکي است. براي امتيازدهي به F4 به جدول زیر مراجعه می شود. طبق این جدول، از آنجایی که شیب‌های طبيعي با عوامل محیطی انطباق پذیری طولاني مدت داشته و داراي برخی عوامل محافظتي مثل رشد گياهان و زاویة قرار فرسايشی هستند، پايداري بيشتري دارند، بنابراین مقدار F4=+15 در نظر گرفته میشود. به همین ترتیب آتشباري معمولي همراه با روش‌های درست و بي‌عيب پايداري شيب را تغيير نمی‌دهد و بنابراين F4=0. آتشباري ناقص يا آتشباري ضعيف پايداري شيب را به هم می‌زند؛ بنابراين F4=-8. پیشروی حفاري مکانيکي شیروانیها معمولاً به صورت آهسته بوده و این نوع حفاری فقط می‌تواند در سنگ‌های نرم و بسيار خردشده اجرا گردد و اغلب قبل از آن آتشباري انجام می‌شود. در اين روش ايجاد سطح شیب‌دار مشکل است. اين روش پايداري شيب را نه افزايش و نه کاهش می‌دهد؛ بنابراين F4=0.

بدیت ترتیب مقدار حداقل و حداکثر امتیاز SMR تودهسنگ به ترتيب صفر و صد است. براساس مقادير SMR می‌توان پنج ردة پايداري برای شیروانیها تعريف کرد. اين ردهها در جدول زیر آورده شده است. همچنین روشهای پایدار سازی شیب نیز به صورت کلی در جدول بعدی آورده شده است. از این جداول چنين استنباط می‌شود که شیب‌ها با SMR کم‌تر از 20 ممکن است بسيار ناپایدار شوند. همچنین هيچ شيبي با SMR کم‌تر از 10 ديده نشده است، چون از نظر فيزيکي نمی‌تواند وجود داشته باشد

پايداري شیب‌ها به طول درزه‌های موجود در دامنة شيب نيز بستگي دارد. چنانچه طول درزه‌های موجود در شيب، کم‌تر از پنج درصد ارتفاع دامنة در معرض لغزش باشد، جداول مربوط مقدار SMR را دست بالا برآورد میکند. همچنين مشخص شده است که روش ردهبندی SMR را نمی‌توان براي معادن روباز به کار برد چون اجرای آتشباريهای سنگين باعث ايجاد شکستگی‌های جديد در دامنة سنگي شده از طرفی عمق شيب حفر شده در این معادن نیز اغلب زیاد است.
روش ردهبندی تودة شیب (SMR) به طور موفقیت آمیزی در پهنهبندی زمینلغزشها در مناطق سنگی و تپهای مورد استفاده قرار گرفته است. در مناطقي که ناپیوستگی‌ها پرشیب‌تر از شيرواني می‌باشند، اغلب مشکل ناپايداري چندانی وجود ندارد به همین خاطر این وضعیت در روشهای تجربی مورد توجه قرار نگرفته است. در مواردی که مقدارSMR دامنه کمتر از 40 بوده، خطرات جانی و مالی وجود داشته باشد و نیاز مبرم به پایدار سازی دامنه باشد، لازم است تا مطالعات مفصلي در این زمینه انجام شود. در غير این صورت شیب دامنه بایستی آنقدرحفاری شود تا مقدار SMR بدست آمده از آن دامنه از 60 بیشتر شود.
تاثر هوازدگی پس از حفاری در دامنهها را نمیتوان به کمک روشهای ردهبندی ارزیابی کرد زیرا وقوع این پدیده بیشتر به ترکیب کانی شناسی توده سنگ و شرایط آب و هوایی ارتباط دارد. در برخی از تودهسنگها (مثل مارنها، رسها یا شیلها) شیبها تا مدتی پس از حفاری همچنان پایدار هستند اما با گذشت زمان (اغلب یک الی دو سال) گاهاً دچار لغزش میشوند. در چنین مواردی بایستی مقدار SMR دو بار اندازهگیری شود، یکی تحت شرایط ابتدایی و دیگری بعد از وقوع هوازدگی. احتیاط حکم میکند همیشه قبل از بررسی SMR دامنه های سنگی در معرض خطر، مقدار آن در دامنههای سنگی پایدار مجاور بررسی شود. آخر اینکه وضعیت آب دامنه نیز تاثیر بسزایی در کنترل پایداری آن دارد و بدترین شرایط ممکن برای آن بایستی در تحلیلها مورد توجه قرار گیرد. چه بسا دامنههایی که در تابستان پایدار بوده ولی در زمستان (به دلیل یخ زدگی) یا در بهار (به دلیل بارش زیاد) ناپایدار میشوند.