Lutningsmassvärde

Slope mass rating ( SMR ) är ett klassificeringsschema för bergmassa utvecklat av Manuel Romana för att beskriva styrkan hos en enskild berghäll eller sluttning. Systemet bygger på det mer allmänt använda RMR- schemat, som är modifierat med kvantitativa riktlinjer för att frekvensen av påverkan av ogynnsamma ledriktningar (t.ex. leder som faller brant ut ur sluttningen).

Definition

Klassificeringsscheman för bergmassa är utformade för att ta hänsyn till ett antal faktorer som påverkar hållfastheten och deformerbarheten hos en bergmassa (t.ex. fogorientering, spricktäthet, intakt hållfasthet), och kan användas för att kvantifiera kompetensen hos en häll eller ett särskilt geologiskt material. Poäng varierar vanligtvis från 0 till 100, där 100 är den mest kompetenta bergmassan. Termen bergmassa inbegriper inverkan av både intakt material och diskontinuiteter på den totala styrkan och beteendet hos ett diskontinuerligt bergmedium. Även om det är relativt enkelt att testa de mekaniska egenskaperna hos antingen intakt berg eller fogar individuellt, är det svårt att beskriva deras interaktion och flera empiriska klassificeringsscheman (som RMR och SMR) finns tillgängliga för detta ändamål.

SMR-indexberäkning

SMR använder samma första fem poängkategorier som RMR :

1. Uniaxiell tryckhållfasthet för intakt berg,
2. Bergkvalitetsbeteckning (eller RQD),
3. Ledavstånd,
4. Ledtillstånd (summan av fem delpoäng), och
5. Grundvattenförhållanden.

Den sista sjätte kategorin är en ratingjustering eller bestraffning för ogynnsam ledorientering, vilket är särskilt viktigt för att utvärdera kompetensen hos en bergsluttning. SMR ger kvantitativa riktlinjer för att utvärdera denna klassificeringsstraff i form av fyra underkategorier, tre som beskriver den relativa berglutningen och fogsättningsgeometrierna och en fjärde som redogör för metoden för sluttningsutgrävning. SMR adresserar både plana glidnings- och vältningsfel, ingen ytterligare hänsyn togs ursprungligen för glidning på flera ledplan. Emellertid har Anbalagan et al. anpassat den ursprungliga klassificeringen för kilfelsläge.

Det slutliga SMR-betyget erhålls med hjälp av följande uttryck:

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

Justeringsfaktorer för SMR. P: planfel; T: störtningsfel; W: kilfel. Ändrad från och

var:

• RMR _b är RMR-indexet som härrör från Bieniawskis bergmassaklassificering utan någon korrigering.
• F ₁ beror på parallelliteten mellan diskontinuitet, α _j (eller skärningslinjen, α _i , i fallet med kilbrott) och lutningens fallriktning.
• F ₂ beror på diskontinuitetssänkningen (β _j ) vid planbrott och nedgången, β _i för skärningslinjen vid kilbrott. När det gäller vältningsfel har denna parameter värdet 1,0. Denna parameter är relaterad till sannolikheten för diskontinuitetsskjuvhållfasthet.
• F ₃ beror på förhållandet mellan lutning (β _s ) och diskontinuitet (β _j ) fall (stötnings- eller plana brottfall) eller nedsänkningslinjens fall (β _i ) (kilbrottsfall). Denna parameter behåller Bieniawski-justeringsfaktorerna som varierar från 0 till −60 punkter och uttrycker sannolikheten för att diskontinuitet ska bryta ut på sluttningsytan för plan- och kilbrott.
• F ₄ är en korrektionsfaktor som beror på vilken schaktmetod som används.

Även om SMR används över hela världen, görs ibland vissa feltolkningar och osäkerheter när de tillämpas. De flesta av de observerade felaktigheterna är relaterade till beräkningen av de underordnade vinkelförhållandena mellan fall och fallriktningar för diskontinuiteterna och den lutning som krävs för att bestämma F 1 , _F 2 _och F ₃ faktorer. En omfattande definition av dessa vinkelförhållanden finns i.

SMR-indexändringar

Tomás et al. föreslagna alternativa kontinuerliga funktioner för beräkning av F ₁ , F ₂ och F ₃ korrigeringsparametrar. Dessa funktioner visar maximala absoluta skillnader med diskreta funktioner lägre än 7 poäng och minskar signifikant subjektiva tolkningar. Dessutom minskar de föreslagna funktionerna för SMR-korrigeringsfaktorkalkylen tvivel om vilken poäng som ska tilldelas värden nära gränsen för den diskreta klassificeringen.

Den föreslagna F ₁ kontinuerliga funktionen som bäst passar diskreta värden är:

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

där parameter A är vinkeln som bildas mellan diskontinuiteten och lutningsslagen för plana och välta fellägen och vinkeln som bildas mellan skärningspunkten mellan de två diskontinuiteterna (doppriktningen) och lutningsriktningen för lutningen för kilbrott. Arktangensfunktion uttrycks i grader.

$F_{2}={\begin{cases}{\frac {9}{ 16}}-{\frac {1}{195}}\arctan \left({\frac {17}{100}}B-5\right),&{\text{för plan- och kilfel}}\\ 1,&{\text{för störningsfel}}\end{fall}}$

där parameter B är diskontinuitetssänkningen i grader för planfel och skärningens sänkning för kilbrott. Observera att arctangensfunktionen också uttrycks i grader.

$\displaystyle F_{3}={\begin{cases}-30 +{\frac {1}{3}}\arctan C,&{\text{för plan- och kilfel}}\\-13-{\frac {1}{7}}\arctan \left(C-120 \right),&{\text{för störtningsfel}}\end{fall}}}$

där C beror på förhållandet mellan lutning och diskontinuitetsfall (stötningsfall eller plana brottfall) eller lutningssänkningen och nedsänkningslinjens fall för kilbrottsfall. Arktangensfunktioner uttrycks i grader.

Alternativt har Tomás et al. föreslog också en grafisk metod baserad på den stereografiska representationen _av diskontinuiteterna och lutningen för att erhålla korrigeringsparametrar för SMR (F1, _F2 och F3 ₎ . Denna metod gör att SMR-korrektionsfaktorerna lätt kan erhållas för en enkel sluttning eller för flera praktiska tillämpningar som linjära infrastruktursluttningar, dagbrottsbrytning eller dikesgrävningar.

En fyrdimensionell visuell analys av SMR geomekanisk klassificering, utförd av Tomás et al. med hjälp av Worlds within Worlds metodologi för att utforska, analysera och visualisera förhållandet mellan de viktigaste styrande parametrarna för denna geomekaniska klassificering, avslöjade att flera fall existerar där det geometriska förhållandet mellan lutning och diskontinuitet knappast påverkar sluttningsstabiliteten (dvs. F 1 _× F ₂ × F ₃ ≃0), och som en konsekvens kan SMR beräknas genom att korrigera grundläggande RMR endast med F ₄ -faktorn med hjälp av nästa ekvation med ett maximalt fel lägre än nio punkter:

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

Dessa fall där påverkan av lutningens geometri och diskontinuiteterna är försumbar (dvs F ₁ ×F ₂ ×F ₃ ≃0) är:

a) För planfel

• ps < _pj ; _{_}
• Ett värde högre än 30º och β _j < 20º

b) För kilbrott

• βs < _βi ; _{_}
• Ett värde högre än 30º och β _i ; < 20 °C) För vältningsfel
• β _j < 30º
• Ett värde högre än 30º
• β _j +β _s ≤ 120º

Där β _s är lutningens vinkel, β _j är diskontinuitetssänkningen, β _i är sänkningen av skärningslinjen mellan två diskontinuiteter och A är parallelliteten mellan diskontinuiteten (eller skärningslinjen för kilar) och lutningens fallriktningar.

Andra tillvägagångssätt har föreslagits för att anpassa SMR till olika situationer som höga sluttningar, flyschformationer eller till och med heterogena material.

Tillämpning av SMR-index

SMR-index kan beräknas genom programvaran SMRTool med öppen källkod , som gör det möjligt att beräkna SMR från bergmassans geomekaniska data och orienteringen av lutningen och diskontinuiteterna. Denna programvara användes för att beräkna SMR-indexet med hjälp av 3D-punktmoln.

SMRTool är en programvara med öppen källkod som hjälper till att beräkna SMR-justeringsfaktorerna. Den skildrar förhållandet mellan lutningen och diskontinuiteten för att förstå värdena för dessa faktorer.

Vissa författare har föreslagit olika metoder för att kartlägga felkänsligheten i bergsluttningar genom att beräkna SMR-index med hjälp av ett geografiskt informationssystem (GIS).

Se även

• Lutningsfel
• Masslöseri
• Stenfall
• Rockmassa-betyg