Felsmassebewertung - Rock mass rating
Die Rock Mass Rating ( RMR ) ist ein geomechanisches Klassifikationssystem für Gesteine , das von ZT Bieniawski zwischen 1972 und 1973 entwickelt wurde. Seitdem hat es mehrere Modifikationen erfahren, von denen RMR89 allgemein verwendet wird. Kürzlich wurde RMR14 vorgeschlagen, um die RMR-Leistung durch Einbeziehung neuer Erfahrungen aus der Tunnelpraxis zu verbessern. Kontinuierliche Funktionen und eine Software "QuickRMR" für RMR89 und RMR14 wurden auch von Kundu vorgeschlagen. RMR kombiniert die wichtigsten geologischen Einflussparameter und stellt sie mit einem umfassenden Gesamtindex der Gebirgsqualität dar, der für die Planung und den Bau von Baugruben im Gestein wie Tunnel, Bergwerke, Böschungen und Fundamente verwendet wird.
Definition
Die folgenden sechs Parameter werden verwendet, um ein Gebirge mit dem RMR-System zu klassifizieren
- Einachsige Druckfestigkeit von Gesteinsmaterial
- Gesteinsqualitätsbezeichnung (RQD)
- Abstand von Diskontinuitäten
- Zustand von Diskontinuitäten.
- Grundwasserbedingungen
- Orientierung von Diskontinuitäten
Jedem der sechs Parameter wird ein Wert zugewiesen, der den Eigenschaften des Gesteins entspricht. Diese Werte stammen aus Felduntersuchungen und Labortests. Die Summe der sechs Parameter ergibt den „RMR-Wert“, der zwischen 0 und 100 liegt.
Klassifizierungstabelle
Unten ist die Klassifizierungstabelle für das RMR-System.
| RMR | Gesteinsqualität |
|---|---|
| 0 - 20 | Sehr arm |
| 21 - 40 | Arm |
| 41 - 60 | Gerecht |
| 61 - 80 | Gut |
| 81 - 100 | Sehr gut |
Verfahren
Die Details zur Berechnung des RMR werden von Edumine gegeben und bieten eine Reihe von Tabellen für die RMR-Bestimmung, während die neuesten Diagramme für den gleichen Zweck in den Referenzen und weiterführenden Büchern enthalten sind. Insbesondere die hier beigefügten Diagramme für die RMR-Parameter intakte Gesteinsfestigkeit und die kombinierten Parameter RQD und Diskontinuitätsabstand (repräsentiert durch die Anzahl der Diskontinuitäten pro Meter) zeigen den Vorteil, die Diagramme für eine bessere Genauigkeit zu verwenden, anstatt sich auf die Tabellen zu verlassen die die durchschnittlichen Bewertungen für die Bereiche jedes RMR-Parameters zeigen. Die Pauschalbewertungen für jeden Parameter machen es für weniger erfahrenes Personal schwierig, den RMR genau zu bestimmen. Es gibt auch subjektive Parameter wie Rauheit und Verwitterung, die die Bewertung erschweren können. Kunduet al. haben kontinuierliche Funktionen für jeden Parameter von RMR89 und RMR14 vorgeschlagen, einschließlich Rauheit und Verwitterung. Sie haben auch eine Software "QuickRMR" entwickelt, die auf den kontinuierlichen Funktionen basiert, um RMR mit quantitativen Eingaben zu berechnen.
Anwendungen
Rock Mass Rating RMR hat breite Anwendung bei verschiedenen Arten von Ingenieurprojekten wie Tunneln, Hängen, Fundamenten und Bergwerken gefunden. Es ist auch für wissensbasierte Expertensysteme anpassbar. Ingenieure klassifizieren Gesteinsstrukturen informell in zwei allgemeine Klassifikationen: kontinuierliche homogene isotrope lineare Elastizität (was die meisten Geotechniker gerne sehen würden) und diskontinuierliche inhomogene anisotrope nichtelastische (was die meisten in-situ-Gesteinsmassen tatsächlich sind). Ein System zur Bewertung der Gesteinsmasse bietet eine Methode, um einige der komplexen Mechaniken tatsächlicher Gesteine in das technische Design einzubeziehen.
Darüber hinaus ermöglichte das System erstmals die Abschätzung von Gebirgseigenschaften, wie dem Verformungsmodul , sowie der Bereitstellung von Richtlinien zur Tunnelunterstützung und der Standzeit von unterirdischen Baugruben.
In jüngster Zeit, nach über 40 Jahren im Einsatz, wurde dem RMR-System wegen seiner Anwendungen zur Bewertung der Felsausbrechbarkeit (RME) und insbesondere seiner direkten Korrelation mit der spezifischen Vortriebsenergie (SEE) für eingesetzte TBM erneut Aufmerksamkeit geschenkt Änderungen der Tunnelbaubedingungen in Echtzeit effektiv zu erkennen und so als Warnung vor widrigen Bedingungen während des Baufortschritts zu dienen.
Bei der Anwendung auf Felshänge bereitet die Rock Mass Rating einige Schwierigkeiten, da der Parameter, der den Einfluss der Diskontinuitätsorientierung berücksichtigt, im Detail für Dammfundamente und Tunnel eingeführt wird, aber nicht für Böschungen. Um dieses Problem anzugehen, hat Romana ein Schema zur Bewertung der Neigungsmasse definiert , das auf den ursprünglichen Parametern von Bieniawski basiert, jedoch eine strenge Definition der Parameter unter Berücksichtigung der Auswirkungen der Ausrichtung von Diskontinuitäten enthält.
Spezifische Ausgabediagramme für die Tunnelplanung
Zur Vereinfachung des Tunnelentwurfs sind drei Diagramme enthalten, die üblicherweise verwendet werden, um diese wesentlichen Gebirgseigenschaften abzuschätzen: Standzeit , Gesteinsverformbarkeitsmodul Em und Gesteinsfestigkeit .
Im zweiten Diagramm ist eine verbesserte Beziehung für den Bereich von RMR größer als 56 angegeben. Dies spiegelt die Idee wider, dass die Verformungen bei hoher RMR vom intakten Modul dominiert werden, während bei niedrigeren RMR Verwitterung und Fugenfüllung die Verformung weitgehend kontrollieren. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die Modulwerte im höheren Bereich weder überschätzt noch im unteren Bereich unterschätzt oder überschätzt werden. Dies ist realistischer, als sich auf eine sigmoidale Gleichung zu verlassen.
Es wurden eine Reihe von sigmoidalen Gleichungen vorgeschlagen, die den Gesteinsmassenmodul als Funktion des intakten Moduls und einer Gesteinsmassebewertung angeben. Diese Gleichungen können bei korrekten Eingabedaten eine gute Schätzung des Moduls liefern, jedoch ist es schwierig, zuverlässige Werte für die intakte Festigkeit oder den intakten Modul aus Labortests an Proben aus stark gestörten Gesteinsmassen zu erhalten. Aufgrund dieser Einschränkung ist es in der Praxis üblich, Intakt-Modul-Werte auf Testergebnissen zu basieren, die an guten Proben von intaktem Gestein von Standorten mit kompetentem Gestein durchgeführt wurden, entweder unter Verwendung von Labormessungen des Intakt-Moduls oder auf einem angenommenen Verhältnis zwischen intakter Festigkeit und Modul für eine bestimmte Gesteinsart. Dies ignoriert die Möglichkeit, dass das Material in Zonen mit schlechtem Gestein oft stark verwittert ist, und es ignoriert die Möglichkeit, dass eine Zone mit schlechtem Gestein auch ohne Verwitterung Gestein darstellen kann, das einfach eine geringere intakte Festigkeit hat und deshalb gestört wurde während Zonen mit stärkerem Gestein auf demselben Projekt dies nicht taten.
Die auf RMR basierenden Tunnelunterstützungsrichtlinien wurden ursprünglich in Form einer Tabelle mit Unterstützungsempfehlungen für eine Tunnelspannweite/-durchmesser von 10 Metern bereitgestellt. Angesichts der sich verbessernden Technologie für Felsanker, Spritzbeton und Stahlrippen blieb es den Tunnelbauern überlassen, diese Richtlinien für andere Tunnelgrößen zu ändern, die ihren Zweck gut erfüllten. Heute, nach 40 Jahren im Einsatz, hat sich herausgestellt, dass es für praktische Tunnelplaner praktisch wäre, Tabellen für die Auswahl der Gesteinsunterstützung in Abhängigkeit von der Tunnelgröße und der Gebirgsqualität zu haben. Dies ist in der folgenden Grafik dargestellt (siehe Lawson 2013).
Siehe auch
Verweise
- ASTM (1988). "Standardleitfaden für die Verwendung des Rock Mass Rating (RMR) -Systems (Geomechanik-Klassifizierung) in der Ingenieurpraxis." American Society for Testing and Materials, Book of Standards D5878-08, v.04.09, Philadelphia, PA.
Weiterlesen
- Lowson, A. (2013). „Kritische Bewertung von RMR-basierten Tunnel-Design-Praktiken“. Proz. RETC . Washington DC: Gesellschaft der Bergbauingenieure. S. 180–198.
- Pantelidis L. (2009) "Abschätzung der Stabilität von Felshängen durch Felsmassenklassifizierungssysteme" Int. J. Rock Mech. Min.Wissenschaft, 46(2):315–325.