preddiplomski studij mehanika stijena predavanje ... · zavod za geotehniku \cxqf\cigqvgjpkmw...
TRANSCRIPT
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Sveučilište u Zagrebu
Građevinski fakultet
Preddiplomski studij
MEHANIKA STIJENA
Predavanje
Klasifikacije stijenske mase
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
• Uvod
• Terzaghijeva klasifikacija
• RQD klasifikacija
• RSR klasifikacija
• RMR klasifikacija
• Q klasifikacija
• RMi klasifikacija
• GSI klasifikacija
SADRŽAJ PREDAVANJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Inženjerske klasifikacije stijenske mase imaju iznimno značajnu
ulogu u mehanici stijena i stijenskom inženjerstvu.
Nastale su i razvijale se na temelju znanstvenih spoznaja o
ponašanju stijenske mase i iskustava stečenih izvedbom
geotehničkih zahvata.
UVOD
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Glavni ciljevi klasifikacija stijenske mase su:
1. Identificirati najznačajnije parametre bitne za ponašanje
stijenske mase.
2. Podijeliti određenu stijensku masu u grupe odnosno kategorije
sa sličnim ponašanjem odnosno kvalitetom.
3. Osigurati osnovu za razumijevanje karakteristika i ponašanja
svake grupe odnosno kategorije.
4. Povezati iskustva i spoznaje o stijenskoj masi na različitim
lokacijama.
5. Dati kvantitativne podatke za projekt podgradnog sustava i
6. Osigurati zajedničku osnovu za uspješnu suradnju svih
sudionika u projektu.
UVOD
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Svojstva klasifikacija stijenske mase su:
1. Klasifikacija bi trebala biti jednostavna i razumljiva te da se
lako shvaća i pamti.
2. Svaki izraz bi trebao biti jasan, a terminologija opće
prihvaćena.
3. Treba uključivati samo najznačajnija svojstva stijenske mase.
4. Treba se zasnivati na parametrima koji se mogu mjeriti i
odrediti brzim i jeftinim pokusima na terenu.
5. Treba se zasnivati na bodovnom sustavu koji može ocijeniti
relativnu važnost pojedinih klasifikacijskih parametara.
6. Klasifikacija bi trebala omogućiti izradu preporuka za
projektiranje te određivanje parametara krutosti i čvrstoće
stijenske mase.
UVOD
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Terzaghijeva klasifikacija stijenske mase predstavlja prvi
praktični klasifikacijski sustav razvijen za potrebe projektiranja
tunela s čeličnom podgradom u različitim stijenskim masivima.
Ujedno predstavlja i prvu racionalnu metodu određivanja
opterećenja stijenske mase na tunelsku podgradu od čeličnih
lukova.
Razvijena je na temelju iskustava stečenih izvedbom željezničkih
i cestovnih tunela s čeličnom podgradom u Alpama.
Terzaghijeva klasifikacija bila je dominantna podloga za
projektiranje i izvođenje radova u tunelogradnji u SAD-u više od
50 godina nakon njenog objavljivanja, upravo zbog činjenice da
su čelični lukovi predstavljali dominantan podgradni sustav za
stabiliziranje tunelskih otvora u stijenskoj masi.
TERZAGHIJEVA KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Klasifikacija se zasniva na kvalitativnoj podjeli stijenske mase u
9 kategorija, gdje se poseban značaj daje inženjersko geološkim
istraživanjima prije projektiranja tunela, s posebnim naglaskom
na dobivanje informacija o oštećenjima, odnosno defektima u
stijenskoj masi.
Polazi se od postavke da je, s inženjerske točke gledišta,
poznavanje tipa i intenziteta oštećenja stijenske mase važnije od
tipa stijene kroz koju prolazi tunel.
TERZAGHIJEVA KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Uvedeni su pojmovi, odnosno opisi stijenske mase, čije mehaničke karakteristike presudno utječu na ponašanje stijenskog masiva prilikom izvedbe podzemnih otvora
• intaktna stijenska masa (intact rock),
• uslojena stijenska masa (stratified rock),
• umjereno raspucana stijenska masa (moderately jointed rock),
• stijenska masa u blokovima (blocky and seamy rock),
• raspadnuta stijenska masa (crushed rock),
• stijenska masa podložna skupljanju (squeezing rock),
• stijenska masa podložna bubrenju (swelling rock).
TERZAGHIJEVA KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Terzaghijeva klasifikacija previše generalizira objektivno stanje
kvalitete stijenske mase i ne daje nikakve kvantitativne
informacije o karakteristikama stijenske mase.
Usprkos ograničenjima, Terzahgijev pristup ima praktičnu
primjenu i danas se može koristiti u uvjetima koji su slični
uvjetima za koje je pristup i razvijen.
TERZAGHIJEVA KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RQD (Rock Quality Designation) klasifikacija stijenske mase
razvijena je za potrebe kvantitativnog određivanja kvalitete
stijenske mase. Zasniva se na određivanju RQD indeksa koji se
definira kao postotak intaktne jezgre koji sadrži odlomke duljine
veće od 100 mm (4 in) u ukupnoj duljini izbušene jezgre.
Za određivanje vrijednosti RQD indeksa, Međunarodno društvo
za mehaniku stijena ISRM (International Society for Rock
Mechanics) preporuča promjer jezgre najmanje 54.7 mm (2.15
in) bušen dvostrukom sržnom cijevi. Moguće je koristiti i jezgru
manjeg promjera, npr. 36.5 mm (1.44 in), ali pri tome treba paziti
na mogućnost učestalog sloma jezgre uzrokovanog bušenjem.
RQD KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Stijenska masa kvantitativno je podijeljena u 5 kategorija na
temelju vrijednosti RQD indeksa.
RQD KLASIFIKACIJA
RQD (%) Kategorija stijenske mase
< 25 Vrlo slaba
25 – 50 Slaba
50 – 75 Povoljna
75 – 90 Dobra
90 – 100 Izvrsna
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Procedura za određivanje RQD indeksa prikazana je na slici.
RQD KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Ovakav način određivanja RQD indeksa ukazuje na oprez pri
njegovom korištenju. Primjerice, ako je razmak diskontinuiteta
duž linije bušenja 9 cm, vrijednost RQD će biti 0, što će stijensku
masu klasificirati kao vrlo slabu, a ako je razmak diskontinuiteta
duž linije bušenja 11 cm, vrijednost RQD će biti 100, što će
stijensku masu klasificirati kao izvrsnu (slika).
Nadalje, za odlomke jezgre manje od 10 cm, RQD ne daje
informaciju radi li se o trošnoj stijeni, proslojku gline ili čvrstoj
intaktnoj stijeni.
RQD KLASIFIKACIJA
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 m
RQD = 0
RQD = 0
RQD = 100
RQD = 100
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Deere i dr. (1967) ustanovili su da je kvadrat omjera uzdužnih
brzina izmjerenih na terenu vp i u laboratoriju na intaktnim
uzorcima vp0, približno jednak RQD, izraženom u postocima:
Priest i Hudson (1976) predložili su da se RQD određuje na
temelju površinskog inženjersko geološkog kartiranja. RQD je
ovisan o srednjem razmaku ili frekvenciji diskontinuiteta , koja
se dobiva dijeljenjem broja diskontinuiteta duljinom intervala na
kojem je izvršeno kartiranje:
RQD KLASIFIKACIJA
2
p
p0
RQD 100v
v
0.1RQD 100 (0.1 1)e
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Palmstrom (1982) je predložio da se RQD određuje na temelju
prostornog inženjersko geološkog kartiranja. RQD je o ovisan
broju diskontinuiteta u jediničnom volumenu stijenske mase Jv,
koji se dobiva zbrajanjem recipročnih vrijednosti srednjih
razmaka grupa diskontinuiteta unutar volumena na kojem je
izvršeno kartiranje:
gdje je: RQD = 0 za Jv 35 i RQD = 100 za Jv 4.5
Iako je RQD jednostavna i relativno jeftina metoda određivanja
kvalitete stijenske mase, sama nije dovoljna za adekvatan opis
stijenske mase.
Glavni su nedostaci što ne uzima u obzir orijentaciju
diskontinuiteta, širinu, materijal i kut trenja ispune te hrapavost
zidova diskontinuiteta.
RQD KLASIFIKACIJA
vRQD 115 3.3J
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RSR (Rock Structure Rating) klasifikacija stijenske mase
razvijena je za potrebe određivanja podgradnog sustava pri
iskopu tunela u SAD-u.
Nastala je na temelju iskustava stečenih projektiranjem i
izvedbom tunela malih raspona, podgrađenih čeličnim lukovima,
što je bila dominantna metoda podgrađivanja u SAD-u u to
vrijeme.
RSR klasifikacija daje kvantitativni opis kvalitete stijenske mase i
predstavlja prvi cjeloviti sustav klasifikacije stijenske mase.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Glavni je doprinos RSR klasifikacije uvođenje sustava
bodovanja primjenjivosti pojedine stijenske mase za
podgrađivanje tunelskih iskopa.
Rezultat klasificiranja je zbroj težinskih vrijednosti, odnosno
relativnog značaja pojedinih parametara usvojenih u
klasifikacijskom sustavu.
Vrijednosti pojedinih parametara određene su na temelju
postojećih znanstvenih spoznaja iz geologije, mehanike stijena,
teorija samonosivog svoda za određivanje opterećenja na
podgrade tunela te dostupnim iskustvima stečenim u izvedenim
tunelima.
RSR klasifikacija polazi od postavke da kapacitet stijenske mase
za iskop tunela ovisi o dvije glavne grupe faktora: geološkim i
građevinskim.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Geološki faktori su:
1) tip stijenske mase,
2) prosječni razmak diskontinuiteta,
3) orijentacija diskontinuiteta (nagib i pravac pružanja),
4) tip diskontinuiteta,
5) glavni smjer rasjeda, smicanja i preklapanja,
6) podzemna voda,
7) svojstva stijenske mase i
8) trošnost stijenske mase.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Građevinski faktori su:
1) veličina (raspon) tunela,
2) smjer napredovanja tunela i
3) metoda iskopa.
Geološki se faktori mogu promatrati pojedinačno ili u grupama,
ovisno o njihovom relativnom utjecaju na strukturu stijenske
mase. Također je nužno uzeti u obzir utjecaj geoloških faktora na
građevinske faktore.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Svaka kombinacija geoloških i građevinskih faktora utječe na
konačni odabir podgradnog sustava tunela.
Rezultat klasifikacije je zbroj težinskih vrijednosti parametara
koji predstavljaju geološke faktore, građevinske faktore te
njihovu kombinaciju, odnosno međusobni utjecaj na kvalitetu
stijenske mase: RSR = A + B + C.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Parametar A u sebi sadrži:
1. porijeklo stijene (magmatska, metamorfna, sedimentna),
2. tvrdoću stijene (tvrda, srednja, meka, raspadnuta) i
3. geološku strukturu stijene (masivna, slabo raspucana, srednje
raspucana, jako raspucana).
Prvo se, na temelju porijekla i tvrdoće stijene, određuje tip stijene.
RSR KLASIFIKACIJA
Porijeklo
stijene
Tvrdoća stijene
Tvrde Srednje Meke Raspadnute
Eruptivne Tip 1 Tip 2 Tip 3 Tip 4
Metamorfne Tip 1 Tip 2 Tip 3 Tip 4
Sedimentne Tip 2 Tip 3 Tip 4 Tip 4
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Zatim se na temelju tipa i geološke strukture stijene određuje
parametar A.
Najmanja vrijednost parametra A je 6 za jako raspucane stijene
tipa 4. Najveća vrijednost parametra A je 30 za masivne stijene
tipa 1.
RSR KLASIFIKACIJA
Tip stijene
Geološka struktura stijene
Masivne Slabo
raspucane
Srednje
raspucane
Jako
raspucane
Tip 1 30 22 15 9
Tip 2 27 20 13 8
Tip 3 24 18 12 7
Tip 4 19 15 10 6
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Parametar B u sebi sadrži:
1. prosječni razmak diskontinuiteta,
2. orijentaciju diskontinuiteta (nagib i pravac pružanja) i
3. smjer napredovanja tunela.
U slučaju da je pravac pružanja diskontinuiteta okomit na os
tunela, parametar B ovisi o odnosu smjera napredovanja iskopa i
nagibu diskontinuiteta, za nagibe veće od 20°. Tu se razlikuje
napredovanje iskopa u smjeru nagiba diskontinuiteta i suprotno
od nagiba diskontinuiteta.
RSR KLASIFIKACIJA
(a) (b)
Napredovanje iskopa u smjeru nagiba diskontinuiteta (a) i napredovanje
iskopa suprotno od nagiba diskontinuiteta (b)
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Prosječan
razmak
diskontinuiteta
Pravac pružanja diskontinuiteta okomit na os tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno U smjeru nagiba Suprotno od nagiba
Nagib diskontinuiteta
0 – 20° 20° – 50° 50° – 90° 20° – 50° 50° – 90°
< 2 in 9 11 13 10 12
2-6 in 13 16 19 15 17
6-12 in 23 24 28 19 22
1-2 ft 30 32 36 25 28
2-4 ft 36 38 40 33 35
> 4 ft 40 43 45 37 40
Određivanje parametra B kada je pravac pružanja
diskontinuiteta okomit na os tunela
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Određivanje parametra B kada je pravac pružanja
diskontinuiteta paralelan s osi tunela
Prosječan razmak
diskontinuiteta
Smjer pružanja diskontinuiteta paralelan s osi
tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno
Nagib diskontinuiteta
0 – 20° 20° – 50° 50° – 90°
< 2 in 9 9 7
2-6 in 14 14 11
6-12 in 23 23 19
1-2 ft 30 28 24
2-4 ft 36 34 28
> 4 ft 40 38 34
U slučaju da je pravac pružanja diskontinuiteta paralelan s osi
tunela, parametar B ovisi samo nagibu diskontinuiteta.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Najmanja vrijednost parametra B je 7 za slučaj kada je smjer
pružanja diskontinuiteta paralelan s osi tunela, nagib
diskontinuiteta u intervalu 50°-90° i prosječan razmak
diskontinuiteta < 2 in.
Najveća vrijednost parametra B je 45 za slučaj kada je pravac
pružanja diskontinuiteta okomit na os tunela, nagib
diskontinuiteta u intervalu 50°-90° i prosječan razmak
diskontinuiteta > 4 ft.
Prosječan
razmak
diskontinuiteta
Smjer pružanja diskontinuiteta
paralelan s osi tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno
Nagib diskontinuiteta
0 – 20° 20° – 50° 50° – 90°
< 2 in 9 9 7
2-6 in 14 14 11
6-12 in 23 23 19
1-2 ft 30 28 24
2-4 ft 36 34 28
> 4 ft 40 38 34
Prosječan
razmak
diskont.
Pravac pružanja diskontinuiteta okomit na os
tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno U smjeru nagiba Suprotno od
nagiba
Nagib diskontinuiteta
0 - 20° 20°-50° 50°-90° 20°-50° 50°-90°
< 2 in 9 11 13 10 12
2-6 in 13 16 19 15 17
6-12 in 23 24 28 19 22
1-2 ft 30 32 36 25 28
2-4 ft 36 38 40 33 35
> 4 ft 40 43 45 37 40
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Parametar C u sebi sadrži:
1. ukupnu kvalitetu stijenske mase na osnovi kombinacije
parametara A i B,
2. stanje diskontinuiteta (dobro, povoljno, slabo) i
3. dotok podzemne vode (u gall/min/m’ tunela).
Kako najmanji mogući zbroj parametara A i B iznosi 13, a
najveći 75, vrijednosti parametra C ovise o tome nalazi li se zbroj
parametara A i B u intervalu 13-44 ili 45-75.
Pod pojmom dobro stanje diskontinuiteta smatra se da su
diskontinuiteti zatvoreni ili cementirani, pod pojmom povoljno da
su slabo rastrošeni, a pod pojmom slabo da su jako rastrošeni ili
otvoreni.
Dotok vode u tunel izražen je u galonima po metru na 1000 ft
tunela.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Najmanja vrijednost parametra C je 6 za slučaj kada je suma
parametara A i B u intervalu 13 – 44, stanje diskontinuiteta je
slabo, a dotok vode u tunel je veći od 1000 gpm. Najveća
vrijednost parametra C je 25 za slučaj kada je suma parametara A
i B u intervalu 45 – 75, stanje diskontinuiteta je dobro i nema
dotoka vode u tunel.
Određivanje parametra C
Očekivani dotok vode
u gpm /1000 ft tunela
Suma parametara A + B
13 – 44 45 – 75
Stanje diskontinuiteta
Dobro Povoljno Slabo Dobro Povoljno Slabo
Nikakav 22 18 12 25 22 18
Slab < 200 gpm 19 15 9 23 19 14
Srednji 200-1000 gpm 15 11 7 21 16 12
Jak >1000 gpm 10 8 6 18 14 10
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Vrijednost RSR=A+B+C kreće se između 19 i 100. Vrijednost
RSR neovisna je o građevinskim faktorima: veličini (rasponu)
tunela i metodi iskopa.
RSR klasifikacija nastala je na temelju iskustava s podgradama
od čeličnih lukova, stoga je i rezultirala preporukama za
određivanje podgradnog sustava od čeličnih lukova.
Ova se klasifikacija danas rijetko koristi, ali je tijekom svoje
primjene u SAD-u korištena na velikom broju izvedenih tunela.
Treba napomenuti da definicije pojedinih parametara koji se
koriste u klasifikaciji nisu jasno određene, ne koriste se u
uobičajenim standardnim opisima diskontinuiteta te mogu
izazvati određene zabune tijekom odabira odgovarajućih
parametara.
RSR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RMR (Rock Mass Rating) klasifikacija stijenske mase razvijena
je u Južnoj Africi za potrebe određivanja podgradnog sustava pri
iskopu tunela i karakterizaciju stijenske mase (Bieniawski, 1973).
U stručnoj literaturi nosi naziv i geomehanička klasifikacija.
U prvim godinama svog nastanka doživjela je niz modifikacija.
Prvotna verzija s osam klasifikacijskih parametara promijenjena
je već 1974. godine, kada je broj parametara spušten s osam na
šest.
Promjene težinskih vrijednosti pojedinih parametara uslijedile su
1975. i 1976. godine, kada je klasifikacija i detaljno opisana za
praktičnu uporabu (Bieniawski, 1976).).
RMR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Razvoj RMR klasifikacije nastavljen je u SAD-u. U verziji iz
1979. godine (Bieniawski, 1979) preuzeti su opisi stijenske mase
i diskontinuiteta iz preporuka Međunarodnog društva za
mehaniku stijena ISRM (1978).
RMR klasifikacija naišla je na jako dobar odaziv u stručnoj
javnosti širom svijeta. Sve su promjene nastale na temelju
iskustva stečenog izvedbom velikog broja podzemnih građevina,
tunela, kamenoloma, rudnika, kosina i temelja.
Zadnju verziju RMR klasifikacije Bieniawski je predložio 1989.
godine (Bieniawski, 1989).
U raznim istraživanjima koja povezuju RMR klasifikaciju s
karakteristikama stijenske mase, najviše se koriste verzije iz
1976. i 1989. godine. U takvim se slučajevima uz oznaku
klasifikacije navodi i godina nastanka (RMR76 i RMR89).
RMR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Stijenska se masa klasificira na temelju određivanja
odgovarajućih težinskih vrijednosti, odnosno bodova, za šest
klasifikacijskih parametara:
A1 – Jednoosna tlačna čvrstoća,
A2 – RQD indeks,
A3 – Razmak diskontinuiteta,
A4 – Stanje diskontinuiteta,
A5 – Uvjeti podzemne vode i
B – Orijentacija diskontinuiteta.
Bodovi se sumiraju i ukupna suma daje vrijednost RMR:
RMR KLASIFIKACIJA
RMR = A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + B
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za parametre A1, A2 i A3 bodovi se određuju na temelju
intervalnih vrijednosti jednoosne tlačne čvrstoće, RQD indeksa,
odnosno razmaka diskontinuiteta, prikazanih u tablicama
RMR KLASIFIKACIJA
Određivanje bodova za parametar A1 – jednoosna tlačna čvrstoća
Indeks čvrstoće u točki
(PLT)
Jednoosna tlačna
čvrstoća (MPa) Bodovi
> 10 250 15
4 - 10 100 - 250 12
2 - 4 50 - 100 7
1 - 2 25 - 50 4
Preporučuje se ispitati
jednoosnu tlačnu čvrstoću
5 - 25 2
1 - 5 1
< 1 0
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RMR KLASIFIKACIJA
Određivanje bodova za parametar A2 – RQD indeks
Određivanje bodova za parametar A3 – razmak diskontinuiteta
RQD (%) Bodovi
90 - 100 20
75 - 90 17
50 - 75 13
25 - 50 8
< 25 3
Razmak diskontinuiteta Bodovi
> 2 m 20
0.6 - 2 m 15
200 - 600 mm 10
60 - 200 mm 8
< 60 mm 5
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Treba napomenuti da se, u slučaju postojanja tri i više grupa
diskontinuiteta, dobivaju konzervativne vrijednosti bodova za
razmak diskontinuiteta u tablici A3.
Za manji broj grupa diskontinuiteta, bodovi se mogu povećati za
30%.
Za točnije određivanje bodova za parametre A1, A2 i A3 mogu se
koristiti odgovarajući dijagrami prikazani na sljedećim slikama.
RMR KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RMR KLASIFIKACIJA
A1 A2
A3
Dijagrami za određivanje
parametara A1, A2, A3
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za parametar A4 bodovi se određuju na temelju duljine, zijeva,
hrapavosti, ispune i trošnosti zidova diskontinuiteta, prikazanih u
tablici.
RMR KLASIFIKACIJA
Određivanje bodova za parametar A4 – stanje diskontinuiteta
Stanje diskontinuiteta Bodovi
Vrlo hrapave površine, nisu kontinuirani,
zijev = 0 mm, zidovi nisu rastrošeni 30
Neznatno hrapave površine, zijev < 1 mm,
zidovi neznatno rastrošeni 25
Neznatno hrapave površine, zijev < 1 mm
stijenske jako rastrošene 20
Skliske površine ili ispuna < 5 mm ili
zijev 1-5 mm, neprekinuti 10
Meka ispuna > 5 mm ili zijev > 5 mm, neprekinuti 0
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za detaljnije određivanje bodova koji pripadaju parametru A4
mogu se koristiti tablice.
RMR KLASIFIKACIJA
Detaljnije određivanje bodova za parametar A4
na temelju duljine, zijeva i hrapavosti diskontinuiteta
Duljina Bodovi
Zijev Bodovi
Hrapavost Bodovi
< 1 m 6 nema 6 vrlo hrapavi 6
1-3 m 4 <0.1 mm 5 hrapavi 5
3-10 m 2 0.1-1 mm 4 neznatno hrapavi 3
10-20 m 1 1-5 mm 1 glatki 1
>20 m 0 >5 mm 0 skliski 0
Ispuna Bodovi
Trošnost stijenki Bodovi
bez ispune 6 nerastrošene 6
tvrda ispuna <5 mm 4 neznatno rastrošene 5
tvrda ispuna >5mm 2 umjereno rastrošene 3
meka ispuna <5 mm 2 jako rastrošene 1
meka ispuna >5 mm 0 potpuno rastrošene 0
Detaljnije određivanje bodova za parametar A4
na temelju svojstava ispune i trošnosti stijenki diskontinuiteta
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Zbrajanjem bodova za parametre A1 do A5 dobiva se RMR, čija
se vrijednost kreće u intervalu od 0 do 100.
Konačna vrijednost RMR dobiva se uzimanjem u obzir
parametra B, koji predstavlja utjecaj orijentacije diskontinuiteta
na građevinski zahvat koji se izvodi.
Vrijednosti bodova za parametar B su negativne, tako da u nekim
slučajevima mogu značajno umanjiti konačnu vrijednost RMR.
RMR KLASIFIKACIJA
Određivanje bodova za parametar B – orijentacija diskontinuiteta
Orijentacija
diskontinuiteta
Bodovi
Tuneli i rudnici Temelji Kosine
Vrlo povoljna 0 0 0
Povoljna -2 -2 -5
Dobra -5 -7 -25
Nepovoljna -10 -15 -50
Vrlo nepovoljna -12 -25 -60
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Vrijednosti parametra B za tunele prikazane su u tablicama.
RMR KLASIFIKACIJA
Određivanje parametra B kada je pravac pružanja diskontinuiteta okomit na os tunela
Pravac pružanja diskontinuiteta okomit na os tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno U smjeru nagiba Suprotno od nagiba
Nagib diskontinuiteta
0 – 20° 20° 45° 45° – 90° 20° – 45° 45° – 90°
Dobro Povoljna Vrlo povoljna Nepovoljna Dobra
Određivanje parametra B kada je pravac pružanja diskontinuiteta
paralelan s osi tunela
Smjer pružanja diskontinuiteta paralelan s osi tunela
Smjer napredovanja iskopa
Neovisno
Nagib diskontinuiteta
0 – 45° 45° – 90°
Dobro Vrlo nepovoljno
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RMR klasifikacija dijeli stijenski masiv u pet kategorija, ovisno o
konačnoj vrijednosti RMR: vrlo dobra stijenska masa, dobra
stijenska masa, povoljna stijenska masa, loša stijenska masa i vrlo
loša stijenska masa.
RMR KLASIFIKACIJA
Kategorije i opis stijenske mase prema RMR klasifikaciji (Bieniawski, 1989)
Oznaka kategorije Opis Bodovi
I Vrlo dobra stijena 81-100
II Dobra stijena 61-80
III Povoljna stijena 41-60
IV Loša stijena 21-40
V Vrlo loša stijena 20
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q (Rock Tunnelling Quality Index) klasifikacija stijenske mase
razvijena je u Norveškom geotehničkom institutu (NGI) za
potrebe određivanja podgradnog sustava pri iskopu tunela te
karakterizaciju stijenske mase.
Klasifikacija je razvijena na osnovi analiza i iskustava stečenih
izvedbom 212 tunela i podzemnih iskopa, od kojih je oko 60%
bilo izvedeno na području Skandinavije, a ostatak širom svijeta
(Barton i dr., 1974). Na temelju novih iskustava stečenih prilikom
izvedbe 1050 uglavnom cestovnih tunela, predložena je promjena
vrijednosti parametra vezanog za stanje naprezanja u stijenskoj
masi (Grimstad i Barton, 1993).
Dodatne preporuke za određivanje pojedinih parametara
klasifikacije predložene su na temelju dodatnih 800 tunela, što
čini ukupnu bazu od 2062 tunela koja su poslužila za razvoj Q
klasifikacije (Barton, 2002).
Q KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Stijenska se masa klasificira na temelju numeričke procjene
kvalitete stijenske mase koja se opisuje sa šest klasifikacijskih
parametara:
1. RQD – Indeks kvalitete jezgre stijenske mase (RQD 10),
2. Jn – Indeks broja grupa diskontinuiteta,
3. Jr – Indeks hrapavosti diskontinuiteta,
4. Ja – Indeks trošnosti (alteracije) diskontinuiteta,
5. Jw – Faktor redukcije zbog vode u diskontinuitetima i
6. SRF – Faktor redukcije zbog stanja naprezanja.
Vrijednost kvalitete stijenske mase, odnosno indeksa Q, varira (u
logaritamskom mjerilu) od 0.0001 do 1000, a određuje se prema
izrazu:
Q KLASIFIKACIJA
wr
n a
RQDQ
SRF
JJ
J J
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Poseban značaj ovoj klasifikaciji daje činjenica da se vrijednost
indeksa Q dobiva umnoškom tri kvocijenta koji imaju
inženjersko značenje.
Kvocijent (RQD/Jn) predstavlja strukturu stijenske mase. Kreće
se od 200 (100/0.5) do 0.5 (20/20). Ako se izrazi u centimetrima,
predstavlja grubu procjenu veličine bloka.
Kvocijent (Jr/Ja) predstavlja vrijednost približne posmične
čvrstoće između blokova, ovisno o hrapavosti i karakteristikama
trenja zidova, odnosno ispuni diskontinuiteta. Ustanovljena je
veza u kojoj tan-1(Jr/Ja)° odgovara vrijednosti posmične čvrstoće
diskontinuiteta.
Kvocijent (Jw/SRF) predstavlja aktivni tlak stijenske mase.
Q KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za određivanje numeričkih vrijednosti parametara Q klasifikacije
mogu se koristiti sljedeće tablice.
Q KLASIFIKACIJA
1. Indeks kvalitete jezgre RQD
A. Vrlo slab 0-25
B. Slab 25-50
C. Povoljan 50-75
D. Dobar 75-90
E. Odličan 90-100
Napomene
1.Kada se izmjeri RQD<10 (uključujući i 0), kod izračunavanja vrijednosti
Q uzima se RQD=10.
2.Dovoljnu točnost predstavlja iskazivanje RQD u intervalima po 5.
3.U nedostatku podataka dobivenih bušenjem, vrijednost RQD indeksa
može se odrediti iz broja pukotina po jedinici volumena prema
odgovarajućem izrazu.
Određivanje vrijednosti parametra 1. RQD - Indeks kvalitete jezgre stijenske mase
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 2. Jn - Indeks broja grupa diskontinuiteta
2. Broj grupa diskontinuiteta Jn
A. Masivna stijena bez ili s nekoliko diskontinuiteta 0.5-0.1
B. Jedna grupa diskontinuiteta 2
C. Jedna grupa diskontinuiteta i slučajni diskontinuiteti 3
D. Dvije grupe diskontinuiteta 4
E. Dvije grupe diskontinuiteta i slučajni diskontinuiteti 6
F. Tri grupe diskontinuiteta 9
G. Tri grupe diskontinuiteta i slučajni diskontinuiteti 12
H. Četiri ili više grupa diskontinuiteta, slučajni diskontinuiteti,
jako raspucana stijenska masa 15
J. Razdrobljena stijena slična tlu 20
Napomene
1.Na križanjima tunela koristiti (3‧Jn).
2.Na portalima koristiti (2‧Jn).
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 3. Jr - Indeks hrapavosti diskontinuiteta
3. Indeks hrapavosti diskontinuiteta Jr
a) Kontakt zidova diskontinuiteta
b) Kontakt zidova diskontinuiteta prije posmika od 10 cm
A. Prekinuti diskontinuiteti 4.0
B. Hrapavi ili nepravilni, valoviti 3.0
C. Glatki, valoviti 2.0
D. Skliski, valoviti 1.5
E. Hrapavi ili nepravilni, ravni 1.5
F. Glatki, ravni 1.0
G. Skliski, ravni 0.5
c) Nema kontakta zidova pri posmiku
H. Glinovita ispuna dovoljne debljine da spriječi kontakt zidova diskontinuiteta 1.0
J. Pjeskovita, šljunčana ili zdrobljena ispuna dovoljne debljine da spriječi
kontakt zidova diskontinuiteta 1.0
Napomene
1.Dodati 1.0 ako je srednji razmak kod mjerodavne grupe diskontinuiteta veći od 3 m.
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 4. Ja - Indeks trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
4. Indeks trošnosti diskontinuiteta
Približni
rezidualni kut
trenja (°) Ja
a) Kontakt zidova diskontinuiteta
A. Zbijena, zacijeljena, čvrsta pukotina,
nerazmekšavajuća, nepropusna ispuna - 0.75
B. Nepromijenjeni zidovi diskontinuiteta, površina samo
s mrljama 25-35 1.0
C. Neznatno promijenjeni zidovi diskontinuiteta,
nerazmekšavajuća mineralna prevlaka, pjeskovite
čestice, dezintegrirana stijenska masa bez gline
25-30 2.0
D. Prašinasta ili pjeskovito-glinovita prevlaka, mali dio
glinovite frakcije (nerazmekšavajuća) 20-25 3.0
E. Prevlaka od glinenih materijala, meka ili s niskim
kutem trenja (diskontinuirana prevlaka, 1-2 mm ili
manje debljine)
8-16 4.0
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 4. Ja - Indeks trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
4. Indeks trošnosti diskontinuiteta
Približni
rezidualni kut
trenja (°) Ja
b) Kontakt zidova diskontinuiteta prije
posmika od 10 cm
F. Pjeskovite čestice, dezintegrirana stijena bez gline i dr. 25-30 4.0
G. Jako prekonsolidirana nerazmekšavajuća glinovita
ispuna (neprekinuta, <5 mm debljine ) 16-24 6.0
H. Srednje ili malo prekonsolidirana, razmekšavajuća
glinovita ispuna (neprekinuta <5 mm debljine ) 12-16 8.0
J. Glinovita ispuna podložna bubrenju, montmorilonit,
(neprekinuta <5mm debljine), vrijednosti Ja ovise o
postotku čestica podložnih bubrenju, pristupu vode i dr.
6-12 8-12
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 4. Ja - Indeks trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
4. Indeks trošnosti diskontinuiteta
Približni
rezidualni kut
trenja (°) Ja
c) Nema kontakta zidova pri posmiku
K,L,M. Zone ili pojasevi dezintegrirane ili zdrobljene
stijene i gline (vidi G, H, i J za opis stanja gline) 6-24
6, 8 ili 8-
12
N. Zone ili pojasevi prašinaste ili pjeskovite gline, mali
udio glinovite frakcije, nerazmekšavajuća 5.0
O,P,R. Debela neprekinuta zona ili pojas gline (vidi G, H,
i J za opis stanja gline) 6-24
10, 13 ili
13-20
Napomene
1.Rezidualni kut trenja odnosi se na produkte trošnosti ako postoje.
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra
5. Jw - Faktor redukcije zbog vode u diskontinuitetima
5. Faktor redukcije zbog vode u
diskontinuitetima
Približni tlak
vode (MPa) Jw
A. Iskop u suhom ili manji dotok vode (< 5 l/min, lokalno) <0.1 1.0
B. Srednji dotok ili pritisak, mjestimično isprana ispuna
diskontinuiteta 0.1-0.25 0.66
C. Veliki dotok ili visoki pritisak vode u zdravoj stijeni s
diskontinuitetima bez ispune 0.25-1.0 0.50
D. Veliki dotok ili visoki pritisak vode, značajno ispiranje
ispune diskontinuiteta 0.25-1.0 0.33
E. Iznimno velik dotok ili pritisak vode kod miniranja,
opada s vremenom >1.0 0.2-0.1
F. Iznimno veliki dotok ili pritisak vode bez zamjetnog
opadanja s vremenom >1.0 0.1-0.05
Napomene
1.Faktori C i D su grubo procijenjeni; povećati Jw ako je ugrađena drenaža.
2.Nije razmatrano smrzavanje.
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 6. SRF - Faktor redukcije zbog stanja naprezanja
6. Faktor redukcije zbog stanja naprezanja SRF
a) Oslabljene zone sijeku iskop, što može uzrokovati rastresanje stijenske mase pri
izvođenju iskopa
A. Višestruka pojava oslabljenih zona s glinom ili kemijski raspadnutom
stijenskom masom, vrlo rastresena okolna stijena (sve dubine iskopa) 10.0
B. Jedna oslabljena zona s glinom ili kemijski raspadnutom stijenskom masom
(dubina iskopa 50 m) 5.0
C. Jedna oslabljena zona s glinom ili raspadnutom stijenskom masom (dubina
iskopa >50 m) 2.5
D. Višestruka pojava oslabljenih zona u zdravoj stijenskoj masi bez gline,
rastresena okolna stijenska masa (sve dubine iskopa) 7.5
E. Jedna rasjedna zona u zdravoj stijenskoj masi bez gline (dubina iskopa 50 m) 5.0
F. Jedna rasjedna zona u zdravoj stijenskoj masi bez gline (dubina iskopa > 50 m) 2.5
G. Rastreseni otvoreni diskontinuiteti, jako raspucana stijenska masa (sve dubine) 5.0
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 6. SRF - Faktor redukcije zbog stanja naprezanja
6. Faktor redukcije zbog stanja naprezanja SRF
b) Zdrava stijena, problemi naprezanja sc/s1 s/sc SRF
H. Niska naprezanja, blizu površine, otvoreni
diskontinuiteti >200 <0.01 2.5
J. Srednja naprezanja, povoljni uvjeti naprezanja 200-10 0.01-0.3 1.0
K. Visoka naprezanja, vrlo zbijena struktura, (povoljna
za stabilnost, nepovoljna za stabilnost zidova ) 10-5 0.3-0.4 0.5-2.0
L. Umjereno pločasto lomljenje >1 h u masivnoj
stijenskoj masi 5-3 0.50-0.65 5-50
M. Pločasto lomljenje i gorski udari nakon nekoliko
minuta u masivnoj stijenskoj masi 3-2 0.65-1.0 50-200
N. Gorski udari jakog intenziteta i trenutačne dinamičke
deformacije u masivnoj stijenskoj masi <2 >1 200-400
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q KLASIFIKACIJA
Određivanje vrijednosti parametra 6. SRF - Faktor redukcije zbog stanja naprezanja
6. Faktor redukcije zbog stanja naprezanja SRF
c) Stijenska masa podložna puzanju, plastično tečenje stijenske
pod utjecajem visokog pritiska s/sc SRF
O. Slabi pritisak stijenske mase podložne puzanju 1-5 5-10
P. Jaki pritisak stijenske mase podložne puzanju >5 10-20
d) Stijenska masa podložna bubrenju, intenzitet bubrenja ovisan
o vodi
R. Slabi pritisak stijenske mase prilikom bubrenja 5-10
S. Jaki pritisak stijenske mase prilikom bubrenja 10-15
Napomene
1.Reducirati vrijednosti SRF za 25 - 50% ako mjerodavne posmične zone ne presijecaju iskop.
2.U slučajevima kad je dubina iskopa manja od raspona tunela SRF treba povećati s 2.5 na 5
(vidi H).
3.Za jako anizotropno početno stanje naprezanja: kada je 5<s1/s3<10 reducirati sc na 0.75sc;
kada je s1/s3>10 reducirati sc na 0.5sc; gdje su: sc – jednoosna tlačna čvrstoća, s –
maksimalno tangencijalno naprezanje i s1 i s3 – glavna naprezanja.
4. Puzanje može nastati kada dubina iskopa odnosno nadsloj H (m) prijeđe vrijednost 350 Q1/3.
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Q klasifikacija dijeli stijenski masiv u devet kategorija, ovisno o
vrijednosti Q indeksa: izuzetno dobra, ekstremno dobra, vrlo
dobra, dobra, povoljna, loša, vrlo loša, ekstremno loša i izuzetno
loša stijenska masa.
Q KLASIFIKACIJA
Kategorije i opis stijenske mase prema Q klasifikaciji (Grimstad i Barton, 1993)
Oznaka kategorije Opis Bodovi
A Izuzetno dobra stijena 400-1000
A Ekstremno dobra stijena 100-400
A Vrlo dobra stijena 40-100
B Dobra stijena 10-40
C Povoljna stijena 4-10
D Loša stijena 1-4
E Vrlo loša stijena 0.1-1
F Ekstremno loša stijena 0.01-0.1
G Izuzetno loša stijena 0.001-0.01
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Tugrul (1998) je ustanovio nelinearnu korelacijsku ovisnost
rezultata RSR i Q klasifikacije:
Bieniawski (1976) je ustanovio nelinearnu korelacijsku ovisnost
rezultata RMR i Q klasifikacije:
Sličnu ovisnost ustanovio je i Barton (1995):
Q KLASIFIKACIJA
RSR = 6lnQ + 46
RMR = 9lnQ + 44
RMR = 15logQ + 50
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Barton (1995) je ustanovio nelinearnu korelacijsku ovisnost
rezultata Q klasifikacije i brzine širenja uzdužnih valova Vp:
Navedena je korelacija nakon dodatnih analiza, koje su uključile
slabije i poroznije stijenske mase kao što su kreda, pješčenjaci,
tufovi itd., modificirana uvođenjem normalizirane vrijednosti
kvaliteta stijenske mase Qc = Q‧σc/100 (Barton, 2006):
Q KLASIFIKACIJA
Vp = 3.5 + logQ
Vp = 3.5 + logQc
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
RMi (Rock Mass Index) klasifikacija stijenske mase razvijena
je na Sveučilištu u Oslu u Norveškoj za potrebe karakterizacije
stijenske mase (Palstrom, 1995).
Klasifikacijom se na osnovi ulaznih parametara, koji utječu na
svojstva stijenske mase, određuje približna vrijednost jednoosne
tlačne čvrstoće stijenske mase.
Osim određivanja potrebnih podgradnih sustava za osiguranje
stabilnosti tunelskih otvora, RMi klasifikacija može se koristiti i
za određivanje čvrstoće i deformabilnosti stijenske mase, kao i
proračuna konstanti Hoek-Brownovog kriterija čvrstoće.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Osnovna postavka Rock Mass index (RMi) klasifikacije polazi od
strukture stijenske mase kao hetrogenog, raspucanog i
anizotropnog materijala izgrađenog od odlomaka do blokova
stijene različitih dimenzija.
Rock Mass index (RMi) predstavlja volumometrijski parametar
koji ukazuje na približnu vrijednost jednoosne tlačne čvrstoće
stijenske mase.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Stijenska se masa klasificira na temelju numeričke procjene
jednoosne tlačne čvrstoće stijenske mase koja se opisuje s 5
klasifikacijskih parametara:
1. σc – Jednoosna tlačna čvrstoća intaktnog uzorka stijene u
MPa,
2. Vb – Volumen bloka u m3 za prosječnu vrijednost veličine
bloka,
3. jR – Faktor hrapavosti diskontinuiteta,
4. jA – Faktor trošnosti (alteracije) diskontinuiteta i
5. jL – Faktor veličine diskontinuiteta.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Vrijednost RMi Rock Mass indexa (RMi) razlikuje se za
raspucanu i masivnu stijensku masu i predstavlja reduciranu
vrijednost jednoosne tlačne čvrstoće intaktnog uzorka stijene σc.
Za raspucanu stijensku masu RMi se izračunava prema:
RMi = σc ‧ JP
JP = 0.2 ‧ jC0.5 ‧ VbD
jC = jL ‧ jR / jA
D = 0.37 ‧ jC-0.2
gdje su: JP – parametar raspucanosti stijenske mase i
jC – faktor stanja diskontinuiteta.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Nakon određivanja parametra raspucanosti stijenske mase JP,
izračunava se parametar masivnosti stijenske mase fσ, koji ovisi o
ekvivalentnom promjeru bloka Db i predstavlja parametar
prilagodbe tlačne čvrstoće stijenske mase u ovisnosti o efektu
veličine bloka za masivne stijene:
fσ = (0.05 ‧ Db)0.2
Db = Vb0.33
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Ako je JP > fσ, radi se o masivnoj stijeni. Općenito se uzima da
masivna stijena ima ekvivalentni promjer bloka Db > 2 m za koji
onda proizlazi da je fσ ≈ 0.5.
Za masivnu stijenu masu RMi se izračunava prema:
RMi KLASIFIKACIJA
RMi = σc ‧ fσ ≈ 0.5σc
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Veze između klasifikacijskih parametara potrebnih za određivanje
RMi za raspucanu stijensku masu prikazana je na slici.
RMi KLASIFIKACIJA
Rock mass indeks
Faktor stanja diskontinuiteta
Faktor veličine
diskontinuiteta, jL
Razmak diskontinuiteta
ili
Broj diskontinuiteta
Parametar
raspucanosti, Jp
Volumen bloka, Vb
Faktor hrapavosti, jR
Faktor trošnosti, jAjC=jL‧ jR / jA
Jednoosna tlačna
čvrstoća, σc
RMi
Intaktna stijena
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Parametar 1. σc – Jednoosna tlačna čvrstoća intaktnog uzorka
stijene u MPa, određuje se u laboratoriju pomoću tzv. pokusa
jednoosnog tlaka (Uniaxial Compression Test), odnosno
procjenom vrijednosti iz opisa stijenske mase.
Parametar 2. Vb – Volumen bloka u m3, dobiva se mjerenjem na
terenu ili procjenom iz jezgre bušotine.
Za određivanje klasifikacijskih parametara jR, jL i jA mogu se
koristiti sljedeće tablice.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Određivanje vrijednosti parametra 3. jR – Faktor hrapavosti diskontinuiteta
3. jR – Faktor hrapavosti diskontinuiteta
(vrijednost jR zasnovana je na Jr u Q klasifikaciji)
(za vrijednosti bold italic
slične su Jr)
Valovitost zidova diskontinuiteta velikog razmjera
Ravna Slabo
valovit
a
Valovita Jako
valovita
Stepenasta
ili
ukliještena
Hra
pa
vost
dis
kon
tin
uit
eta
u m
alo
m r
azm
jeru
Vrlo
hrapava
2 3 4 6 6
Hrapava 1.5 2 3 4.5 6
Glatka 1 1.5 2 3 4
Uglačana
do skliska* 0.5 1 1.5 2 3
Za diskontinuitete s ispunom jR=1, za nepravilne diskontinuitete
jR=5
*) Za skliske površine vrijednost ovisi o mogućim pokretima po uslojenosti
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Određivanje vrijednosti parametra 4. jA – Faktor trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
4. jA – Faktor trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
(vrijednost jA zasnovana je na Ja u Q klasifikaciji)
Konta
kt i
zmeđ
u z
idova
puko
tine
Značajke zidova pukotina Uvjeti Kontakt
zidova
Pukotine bez ispune
Povezani zidovi Ispuna kvarca, epidota
i sl. 0.75
Svježe razdvojeni
zidovi
Bez presvlake ili
ispune 1
Valoviti zidovi
Stupanj alteracije više
od stijenske mase 2
Dva stupnja alteracije
više od stijenske mase 4
Presvučene ili s
tankom ispunom
Hrapavi materijal Pijesak, kalcitni prah, i
dr., bez sadržaja gline 3
Koherentni
materijal Glina, klorit, prah i dr. 4
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Određivanje vrijednosti parametra 4. jA – Faktor trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
4. jA – Faktor trošnosti (alteracije) diskontinuiteta
(vrijednost jA zasnovana je na Ja u Q klasifikaciji)
Dje
lom
ičan
ili
bez
konta
kat
a zi
dova Ispuna Tip
Djelomičan
kontakt
Tanka ispuna
<5mm
Bez kontakta
Debela ispuna
Hrapavi materijal
Pijesak, kalcitni prah i
dr. (nije podložan
omekšanju)
4 8
Čvrsti koherentni
materijal
Zbijena glinovita
ispuna, kloriti, prah i
dr.
6 6 - 10
Meki koherentni
materijal
Srednje do nisko
prekonsolidirane gline,
akloriti, prah i dr.
8 12
Gline podložne
bubrenju
Ispune podložne
bubrenju 8 - 12 13 - 20
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Određivanje vrijednosti parametra 5. jL – Faktor veličine diskontinuiteta
5. jL – Faktor veličine diskontinuiteta
Tip Dužina Veličina Kontinuirani
diskontinuiteti
Prekinuti
diskont.*
Podložni ili
uslojeni dijelovi <0.5m vrlo kratki 3 6
Diskontinuiteti
0.1-1m kratki do mali 2 4
1-10m srednji 1 2
10-30m veliki do vrlo veliki 0.75 1.5
Spojni ili smičući
diskont.** >30m vrlo veliki 0.5 1
*Završetak diskontinuiteta i masivne stijene.
**Često rijetki i u tom se slučaju razmatraju odvojeno.
RMi KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Geološki indeks čvrstoće, GSI (Geological Strength Index)
razvio je Hoek (1994) za potrebe karakterizacije stijenske mase.
Klasifikacijski postupak obavlja se kvalitativnom vizualnom
procjenom dvaju osnovnih geoloških svojstava stijenske mase:
strukture i stanja diskontinuiteta, čime se na terenu vrlo
jednostavno dobiva indeksni pokazatelj, koji je neovisan o vrsti
geotehničkog zahvata (kosine, tuneli, temeljenje itd.).
GSI KLASIFIKACIJA
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za potrebe klasificiranja
stijenske mase, odnosno
određivanja GSI, koristi
se dijagram prikazan na
slici.
GSI KLASIFIKACIJA
LAMINIRANA/ŠKRILJAVA
bez blokova zbog tankih lamina, ploha
folijacije ili ploha smicanja
VR
LO L
OŠ
Evr
lo s
klis
ki d
isko
ntin
uite
ti, z
idov
i jak
o
rast
roše
ni, p
revl
aka
ili is
puna
od
mek
ane
glin
e
STRUKTURA
INTAKTNA ILI MASIVNA
masiv ili stijenska masa s nekoliko
diskontinuiteta na širem razmaku
SM
AN
JEN
JE U
KLJ
EŠ
TE
NJA
MO
NO
LIT
A BLOKOVITA
dobro uklještena, neporemećena
stijenska masa kubičnih blokova
formiranih s tri sustava diskontinuiteta
VRLO BLOKOVITA
uklještena, djelomično poremećena
stijenska masa uglatih blokova
formiranih s četiri ili više sustava
diskontinuiteta
BLOKOVITA/RASPUCANA
poremećena i naborana masa uglatih
blokova formiranih s više sustava
diskontinuiteta; velika postojanost
slojeva ili ploha folijacije
ZDROBLJENA
slabo uklještena, jako razlomljena
stijenska masa sastavljena od
mješavine uglatih i zaobljenih
fragmenata
SMANJENJE KVALITETE ZIDOVA
VR
LO D
OB
RO
vrlo
hra
pavi
dis
kont
inui
teti,
zid
ovi
nera
stro
šeni
DO
BR
Ohr
apav
i dis
kont
inui
teti,
zid
ovi n
ezna
tno
rast
roše
ni, ž
elje
zovi
ta p
revl
aka
PO
VO
LJN
Ogl
atki
dis
kont
inui
teti,
zid
ovi u
mje
reno
rast
roše
ni
LOŠ
Esk
liski
dis
kont
inui
teti,
zid
ovi j
ako
rast
roše
ni s
čvr
stom
pre
vlak
om, i
spun
om
ili fr
agm
entim
a
Geološki indeks čvrstoće GSI za razlomljene stijene
(Hoek i Marinos, 2000)
GSI je prosječna procjena litologije, strukture i stanja zidova
diskontinuiteta (npr. GSI= 33-37 bolje nego GSI=35). Ne treba
biti previše precizan. GSI nije primjenjiv za strukturno
kontrolirane slomove. Ponašanje stijenske mase određuje
nepovoljna orijentacija diskontinuiteta na čelu iskopa.
Posmična čvrstoća je manja ako je voda prisutna na zidovima
diskontinuiteta stijena sklonih degradaciji.
Tlak vode je obuhvaćen analizom efektivnog naprezanja.
GSI vrijednost je pomaknuta desno u stijenama s povoljno-vrlo
lošim zidovima diskontinuiteta i vlažnim uvjetima.
ST
AN
JE Z
IDO
VA
DIS
KO
NT
INU
ITE
TA
MASIVNE
vapnenačke naslage
TANKOSLOJEVITE
vapnenačke naslage
BRČASTE
vapnenačke
naslage
Dijagram za određivanje
Geološkog indeksa čvrstoće GSI.
Vrijednosti GSI su posebno
izdvojene za masivne tanko
slojevite i brečaste vapnenačke
krške naslage
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
U cilju povezivanja vrijednosti GSI i RMR klasifikacije, odnosno
određivanja, predloženi su sljedeći odnosi (Hoek i dr., 1995):
U obje verzije RMR-a (iz 1976. i 1989. godine) usvajaju se suhi
uvjeti za stanje podzemne vode, a utjecaj orijentacije
diskontinuiteta ne uzima se u obzir.
Za vrijednosti RMR76 < 18 i RMR89 < 23, ne predlaže se
povezivanje GSI i RMR, već se predlaže određivanje GSI preko
Q klasifikacije:
GSI KLASIFIKACIJA
GSI = RMR76 za RMR76 18
GSI = RMR89 5 za RMR89 23
ZAVOD ZA
GEOTEHNIKU
Za vrijednosti RMR76 < 18 i RMR89 < 23, ne predlaže se
povezivanje GSI i RMR, već se predlaže određivanje GSI preko
Q klasifikacije:
Kod određivanja Q klasifikacije u izrazu za vrijednost Q potrebno
je faktor redukcije zbog vode u diskontinuitetima Jw i faktor
redukcije zbog stanja naprezanja SRF uzeti s vrijednošću 1.
GSI KLASIFIKACIJA
GSI = 9lnQ + 44