Classificação de massa da inclinação - Slope mass rating

A classificação de massa de declive ( SMR ) é um esquema de classificação de massa rochosa desenvolvido por Manuel Romana para descrever a resistência de um afloramento rochoso ou talude individual. O sistema é baseado no esquema RMR mais amplamente usado , que é modificado com diretrizes quantitativas para avaliar a influência de orientações adversas da articulação (por exemplo, articulações descendo abruptamente para fora da encosta).

Definição

Esquemas de classificação de massa rochosa são projetados para levar em conta uma série de fatores que influenciam a resistência e deformabilidade de uma massa rochosa (por exemplo, orientações de junta, densidade de fratura, resistência intacta) e podem ser usados ​​para quantificar a competência de um afloramento ou material geológico particular. As pontuações variam normalmente de 0 a 100, sendo 100 a massa rochosa mais competente. O termo massa de rocha incorpora a influência do material intacto e das descontinuidades na resistência geral e no comportamento de um meio de rocha descontínuo. Embora seja relativamente simples testar as propriedades mecânicas de rocha intacta ou juntas individualmente, descrever sua interação é difícil e vários esquemas de classificação empírica (como RMR e SMR) estão disponíveis para essa finalidade.

Cálculo do índice SMR

SMR usa as mesmas cinco primeiras categorias de pontuação que RMR :

  1. Resistência à compressão uniaxial de rocha intacta,
  2. Designação de qualidade da rocha (ou RQD),
  3. Espaçamento da junta,
  4. Condição conjunta (a soma de cinco subpontuações) e
  5. Condições da água subterrânea.

A sexta categoria final é um ajuste de classificação ou penalização para orientações de junta adversas, que é particularmente importante para avaliar a competência de um talude de rocha. O SMR fornece diretrizes quantitativas para avaliar essa penalização de classificação na forma de quatro subcategorias, três que descrevem a inclinação relativa da rocha e geometrias do conjunto de juntas e uma quarta que explica o método de escavação da encosta. O SMR aborda os modos de falha de deslizamento planar e tombamento, nenhuma consideração adicional foi feita originalmente para deslizamento em vários planos de junta. No entanto, Anbalagan et al. adaptou a classificação original para o modo de falha de cunha.

A classificação SMR final é obtida por meio da próxima expressão:

Fatores de ajuste para SMR. P: falha planar; T: falha de tombamento; W: falha da cunha. Modificado de e

Onde:

  • RMR b é o índice RMR resultante da classificação de massa rochosa de Bieniawski sem nenhuma correção.
  • F 1 depende do paralelismo entre a descontinuidade, α j (ou a linha de interseção, α i , no caso de ruptura da cunha) e a direção do declive.
  • F 2 depende do mergulho de descontinuidade (β j ) no caso de falha planar e do mergulho, β i da linha de interseção em falha em cunha. Com relação à falha de tombamento, este parâmetro assume o valor 1,0. Este parâmetro está relacionado à probabilidade de resistência ao cisalhamento da descontinuidade.
  • F 3 depende da relação entre declive (β s ) e descontinuidade (β j ) (casos de tombamento ou falha planar) ou o mergulho da linha de imersão (β i ) (caso de falha de cunha). Este parâmetro retém os fatores de ajuste de Bieniawski que variam de 0 a -60 pontos e expressam a probabilidade de afloramento de descontinuidade na face do declive para falha planar e em cunha.
  • F 4 é um fator de correção que depende do método de escavação usado.

Embora SMR seja usado mundialmente, às vezes algumas interpretações errôneas e imprecisões são feitas quando aplicadas. A maioria das imprecisões observadas está relacionada ao cálculo das relações angulares auxiliares entre os mergulhos e direções de mergulho das descontinuidades e a inclinação necessária para determinar os fatores F 1 , F 2 e F 3 . Uma definição abrangente dessas relações angulares pode ser encontrada em.

Modificações do índice SMR

Tomás et al. propostas alternativas de funções contínuas para o cálculo dos parâmetros de correção F 1 , F 2 e F 3 . Essas funções mostram diferenças absolutas máximas com funções discretas menores que 7 pontos e reduzem significativamente as interpretações subjetivas. Além disso, as funções propostas para o cálculo dos fatores de correção SMR reduzem as dúvidas sobre qual pontuação atribuir aos valores próximos à borda da classificação discreta.

A função contínua F 1 proposta que melhor se ajusta aos valores discretos é:

onde o parâmetro A é o ângulo formado entre a descontinuidade e os golpes de declive para modos de falhas planar e tombamento e o ângulo formado entre a intersecção das duas descontinuidades (a direção de mergulho) e a direção de mergulho da encosta para falha de cunha. A função arco-tangente é expressa em graus.

onde o parâmetro B é o mergulho de descontinuidade em graus para falha planar e o mergulho da interseção para falha em cunha. Observe que a função arco tangente também é expressa em graus.

onde C depende da relação entre declive e descontinuidade (casos de tombamento ou falha planar) ou o declive e o mergulho da linha de imersão para o caso de falha de cunha. As funções arco-tangentes são expressas em graus.

Alternativamente, Tomás et al. também propôs um método gráfico baseado na representação estereográfica das descontinuidades e da inclinação para obter os parâmetros de correção do SMR (F 1 , F 2 e F 3 ). Este método permite que os fatores de correção SMR sejam facilmente obtidos para um simples declive ou para diversas aplicações práticas como taludes de infraestruturas lineares, mineração a céu aberto ou escavações de valas.

Uma análise visual quadridimensional da classificação geomecânica SMR, realizada por Tomás et al. por meio da metodologia de Mundos dentro de Mundos para explorar, analisar e visualizar a relação entre os principais parâmetros de controle desta classificação geomecânica, revelou que existem vários casos em que a relação geométrica declive-descontinuidade quase não afeta a estabilidade de taludes (ou seja, F 1 × F 2 × F 3 ≃0), e como consequência o SMR pode ser calculado corrigindo o RMR básico apenas com o fator F 4 usando a próxima equação com um erro máximo inferior a nove pontos:

Esses casos em que a influência da geometria da encosta e das descontinuidades é desprezível (ou seja, F 1 × F 2 × F 3 ≃0) são:

a) Para falha planar

  • β s <β j ;
  • Um valor superior a 30º e β j <20º

b) Para falha de cunha

  • β s <β i ;
  • Valor superior a 30º e β i ; <20 ° C) Para falha de tombamento
  • β j <30º
  • Um valor superior a 30º
  • β j + β s ≤ 120º

Onde β s é o ângulo da inclinação, β j é o mergulho de descontinuidade, β i é o mergulho da linha de interseção entre duas descontinuidades e A é o paralelismo entre a descontinuidade (ou linha de interseção para cunhas) e direções de mergulho de declive.

Outras abordagens têm sido propostas para adaptar o SMR a diferentes situações como declives elevados, formações flysch ou mesmo materiais heterogêneos.

Aplicação do índice SMR

O índice SMR pode ser calculado por meio do software de código aberto SMRTool , que permite calcular o SMR a partir dos dados geomecânicos do maciço rochoso e da orientação do declive e das descontinuidades. Este software foi usado para calcular o índice SMR usando nuvens de pontos 3D.

SMRTool é um software de código aberto que auxilia no cálculo dos fatores de ajuste SMR. Descreve a relação entre a inclinação e a descontinuidade para compreender os valores desses fatores.

Alguns autores propuseram diferentes metodologias para mapear a susceptibilidade à ruptura em encostas rochosas por meio do cálculo do índice SMR por meio de um Sistema de Informações Geográficas (SIG).

Veja também

Referências

  1. ^ Romana M. (1985). Novas classificações de ajuste para aplicação da classificação de Bieniawski em encostas. Proc. Int. Symp. on the Role of Rock Mechanics: 49-53.
  2. ^ Romana M. (1995). A classificação geomecânica SMR para correção de declive. Proc. Int. Congress on Rock Mechanics 3: 1085-1092.
  3. ^ STMR. "STMR Servicio Tecnico de Mecanica de Rocas" . www.stmr.es (em espanhol) . Retirado 2016-03-31 .
  4. ^ Bieniawski, ZT (1989). Classificações de massa de rocha de engenharia: um manual completo para engenheiros e geólogos em engenharia de mineração, civil e petróleo . John Wiley & Sons. ISBN   978-0-471-60172-2 .
  5. ^ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Avaliação da estabilidade do maciço rochoso usando abordagem SMR modificada. In: Proceedings of 6th nat symp rock mech, Bangalore, Índia, 1992. p. 258–68.
  6. ^ Romana M. O papel de las clasificaciones geomecánicas en el estudio de la estabilidad de taludes. In: del IV Simposio Nacional sobre taludes y laderas inestables, vol. 3; 1997: 955–1011.
  7. ^ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Avaliação da estabilidade do maciço rochoso usando abordagem SMR modificada. In: Proceedings of 6th nat symp rock mech, Bangalore, Índia, 1992. p. 258–68
  8. ^ Pastor, José Luis; Riquelme, Adrián J .; Tomás, Roberto; Cano, Miguel (01-12-2019). "Esclarecimento dos parâmetros de classificação de massa de declive auxiliado por SMRTool, um software de código aberto". Boletim de Geologia de Engenharia e Meio Ambiente . 78 (8): 6131–6142. doi : 10.1007 / s10064-019-01528-9 . hdl : 10045/99191 . ISSN   1435-9537 .
  9. ^ Tomás, R .; Delgado, J .; Serón, JB (01-10-2007). "Modificação da classificação de massa de declive (SMR) por funções contínuas". Revista Internacional de Mecânica das Rochas e Ciências de Mineração . 44 (7): 1062–1069. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2007.02.004 .
  10. ^ Tomás, R .; Cuenca, A .; Cano, M .; García-Barba, J. (04/01/2012). "Uma abordagem gráfica para classificação de massa de declive (SMR)". Geologia de Engenharia . 124 : 67–76. doi : 10.1016 / j.enggeo.2011.10.004 .
  11. ^ Tomás, R .; Valdes-Abellan, J .; Tenza-Abril, AJ; Cano, M. (01-07-2012). "Nova visão sobre a classificação geomecânica de classificação de massa de taludes por meio de visualização quadridimensional". Revista Internacional de Mecânica das Rochas e Ciências de Mineração . 53 : 64–69. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2012.04.002 .
  12. ^ Romana, M., Serón, JB, Montalar, E., SMR Classificação geomecânica: Aplicação, experiência e validação ISRM 2003 - Roteiro de tecnologia para mecânica de rochas, Instituto Sul-Africano de Mineração e Metalurgia, 2003.
  13. ^ Romana, M., Tomás, R., Serón, JB (2015). Classificação geomecânica do Slope Mass Rating (SMR): revisão de trinta anos. ISRM Congress 2015 Proceedings - International Symposium on Rock Mechanics, Quebec, Canada, 10 a 13 de maio de 2015. ISBN   978-1-926872-25-4 , 10 pp
  14. ^ Adrián, Riquelme Guill; Roberto, Tomás Jover; Antonio, Abellán Fernández. "SMRTool (MATLAB)" . rua.ua.es . Retirado 2016-04-08 .
  15. ^ Riquelme, Adrián J .; Tomás, Roberto; Abellán, Antonio (01-04-2016). "Caracterização de taludes rochosos através da classificação de massa de taludes usando nuvens de pontos 3D". Jornal Internacional de Mecânica das Rochas e Ciências de Mineração . 84 : 165–176. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2015.12.008 . hdl : 10045/52313 .
  16. ^ Irigaray, C., Fernández, T. & Chacón, J. Avaliação preliminar da rocha-Inclinação-Suscetibilidade usando GIS e a classificação SMR. Riscos naturais, 30, 309-324, doi: 10.1023 / B: NHAZ.0000007178.44617.c6.
  17. ^ Tomás, R., Cano, M., Cañaveras, JC :, Cuenca, A., Delgado, J., Estévez, A., Pina, JA, Nuevas funciones continuas para el cálculo del Slope Mass Rating (SMR): aplicación Mediante um sistema de informação geográfica a los taludes rocosos de uma cantera. Revista de la Sociedad Geológica de España, 19, 87-97, 2006
  18. ^ Yilmaz, I., Marschalko, M., Yildirim, M., Dereli, E. & Bednarik, M. 2012. Mapas cinemáticos de instabilidade de declive e classificação de massa de declive (SMR) baseados em GIS: aplicação a uma rota ferroviária em Sivas ( Peru). Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 71, 351-357, doi: 10.1007 / s10064-011-0384-5.