Geomehanska klasifikacija za brežine SMR (SMR - Slope Mass Rating) Kadar s strmimi useki posegamo v hribino, največkrat pri gradnji cest in železnic, je naloga inženirskega geologa, da oceni: • osnovne pogoje izvedbe useka glede na razpokanost kamnine, • ali lahko prihaja do padanja, drsenja in prevračanja kamnov iz brežine, • ali lahko pride do ravninskih in klinastih zdrsov blokov, • do porušitev tipa kot v zemljinah. Klasifikacija Bieniawskega RMR predvsem služi za predore, medtem ko SMR, kot njena nadgradnja, služi za brežine. Z njo predhodno ocenimo pogoje stabilnosti na brežini in potrebne podporne ukrepe. SMR same ne smemo uporabljati za končno projektiranje zaščite brežine, temveč jo moramo v ta namen kombinirati z detajlno (statistično in analitično) analizo, skupaj z kvalitetno inženirskogeološko presojo. Klasifikacija SMR (Slope Mass Rating), ki, kot smo že omenili, sloni na klasifikaciji Bieniawskega RMR. Omogoča, da različne dele brežine klasificiramo v razrede, za katere veljajo različni pogoji zaščite oziroma podpiranja. SMR sistem vsebuje prilagoditvene faktorje, napotke za terenski zajem podatkov in priporočila za podporne ukrepe. Vplivni faktorji v klasifikaciji SMR so: splošne lastnosti hribinske mase (intaktne geomehanske in vezane na razpokanost), opredeljene z RMR, kot med smerjo padnice brežine in smerjo proučevanega sistema razpok, razlika med vpadom padnice brežine in vpadom razpoke, odnos med vpadom razpoke in strižnim kotom na njej, odnos med tangencialno napetostjo in trenjem na razpoki (prevračanje) Zgornje vplivne faktorje izrazimo z enačbo: SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4 pri čemer je: RMR ...ocena hribine po klasifikaciji Bieniawskega (od 0 do 100 točk) F1 = (1 – sin α)2 (stopnja vzporednosti med razpoko in brežino) α je kot med smerjo vpada brežine in smerjo vpada razpoke α = |αϕ − αβ| (velja, da čim bolj sta smeri vpada in razpoke paralelni večja je verjetnost ravninskega zdrsa – takrat je α= 0° in F1 = 1, kadar je α > 30° je možnost zdrsa minimalna) F2 = tan2βj (vpad razpoke v ravninskem zdrsu) βj je kot vpada (nagiba) razpoke SMR/ 1 (velja, da če je nagib razpoke enak ali večji od 45° je možnost zdrsa zelo velika) F3 - glej spodnjo tabelo (verjetnost izdanjanja razpoke na brežini) (velja, če sta nagiba razpoke in brežine enaka potem so pogoji zdrsa srednji, če pa je nagib brežine več kot 10° strmejši od nagiba razpoke je zdrs zelo verjeten) RAZRED zelo ugodno > 30° ugodno primerno neugodno zelo neugodno < 5° R |αj - αb| 30° - 20° 20° - 10° 10° - 5° P |(αj - αb)-180°| F1 (R) 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00 F1 (P) 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00 R |βj| > 30° 30° - 20° 20° - 10° 10° - 5° < 5° F2 (R) 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00 F2 (P) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 R (βj - βb) > 10° 10° - 0° 0° 0° - 10° < - 10° F3 (R) 0 -6 - 25 - 50 - 60 P (βj + βb) < 110° 110° - 120° > 120° F3 (P) 0 -6 - 25 - 50 - 60 R …ravninski zdrs, P… prevračanje, αj … smer vpada razpoke, αb … smer vpada brežine βj … vpad razpoke, βb … vpad brežine V tabeli je poleg ravninskega zdrsa obdelana tudi možnost prevračanja kamnov (toppling) iz nje, posebno če je kamnina v brežini močno preperela. F4 - glej tabelo (tehnologija izdelave brežine) faktor naravna brežina +15 presplitting gladko miniranje +8 miniranje ali ripanje 0 slabo miniranje -8 F4 +10 Legenda: presplitting vrtine se izvrtajo v ravni vrsti vzporedno končni obliki brežine, vrtine na terenu natančno lociramo na iste razdalje (50-80 cm) in v ravni črti, nagib vrtin se ne sme razlikovati več kot ±2 %, polnitev eksploziva je ločena od sten z vmesnim zračnim prostorom, količina eksploziva je nizka, vrsta se odstreli pred glavnim miniranjem. gladko miniranje vrtine se izvrtajo v ravni vrsti vzporedno končni obliki brežine, vrtine na terenu natančno lociramo na iste razdalje (60-100 cm) in v ravni črti, nagib vrtin se ne sme razlikovati več kot ±2 %, količina eksploziva je nizka, SMR/ 2 vrsta se odstreli po glavnem miniranju (včasih z milisekundno zakasnitvijo). običajno miniranje zaporedno miniranje je izvajano po predhodno projektirani shemi, vsako vrtino se označi na terenu, polnitev eksploziva se skuša držati čim nižje, miniranje se izvaja sekvenčno z uporabo milisekundnih kasnilcev masovno miniranje (ponavadi uporablja za pridobivanje) izdela se le generalna shema miniranja, polnitve eksploziva so take, da je učinek glede količine odstrela čim večji, miniranje se ne izvaja z zakasnitvami. Najvišja vrednost je za naravne brežine (F4 = +15), zaradi dolgotrajne površinske erozije, ki deluje na brežino in odnese labilne dele, pa tudi zaradi pozitivnega delovanja vegetacije, itd. Kadar izvajamo presplitting je pozitiven vpliv nekoliko nižji, pri kvalitetnem pazljivem miniranju z milisekundno zakasnitvijo in manjšimi količinami eksploziva pa še nekoliko nižji. Standardno običajno miniranje ima vpliv enak nič. Pri masovnem miniranju z veliko količino eksploziva (kamnolomi, dnevni kopi) pa je treba za F4 vzeti negativno vrednost, saj je kamnina globoko in močno razpokana. Ko k oceni po RMR dodamo korekcijske faktorje po SMR dobimo novo uvrstitev v razrede, kot je prikazano v naslednji tabeli. Za klinasti zdrs v SMR klasifikaciji ni narejena posebna ocena, ker je avtor smatral, da moramo itak izdelati SMR analizo za vse sisteme razpok in predlaga, da se vzame kot končno oceno tisto, ki da najnižjo vrednost. Površinsko preperevanje razkrite hribine se v SMR klasifikaciji ne upošteva. Nekatere hribine, kot je na primer masiven apnenec površinsko skorajda ne preperevajo, druge kot so skrilavi glinavci pa zelo hitro. V primeru, da obravnavamo brežine, ki so iz kamnin, ki hitro razpadajo je poleg ukrepov, ki jih priporoča SMR treba izvesti tudi biotorkret. RAZRED SMR Opis Stabilnost I 81 - 100 zelo dobra popolno stabilno II 61 - 80 dobra stabilno Porušitve jih ni posamezni bloki Zaščita ni potrebna lokalna III 41 - 60 srednja delno stabilno IV 21 - 40 slaba nestabilno posamezne razpoke ali veliko klinov ravninske ali veliki klini sistematična pomembne korekcije V 0 - 20 zelo slaba popolnoma nestabilno velike ravninske in zemljinski zdrsi ponovni izkop Pri uporabi SMR se je treba držati naslednjih navodil. SMR/ 3 Klasifikacijo lahko izvajamo na osnovi: Jeder vrtin ugodno za določitev kvalitete hribine, težko določljiva prostorska orientacija razpok, ugodno za določitev morebitnega nivoja podtalne vode. Popisa golic ugodno, če površina hribine ni preperela, ugodno za določitev prostorske lege razpoklinskih sistemov, za možne zdrse je treba upoštevati, prilagoditveni faktor za naravne brežine (F4). Ostale umetne brežine faktorji ocene so v veliki meri odvisni od starosti izvedbe brežine, metode izdelave, preperevanja, razpoke so na površini ponavadi bolj odprte, posebno če je bilo uporabljeno miniranje, zdrse je lažje napovedovati, Vsak izmed gornjih načinov popisa hribine ima svoje prednosti in slabosti. Zato najboljše rezultate dobimo, če kombiniramo ogled naravnih brežin, umetnih brežin in vrtanja. Naravne porušitve v hribini so redke in se zgodijo na mestih, kjer se seštejejo ekstremno neugodne razmere. To je treba upoštevati pri klasifikaciji in jo izdelati za možne ekstremno slabe pogoje. Obstajajo pa tudi faktorji, ki jih klasifikacija SMR ne zajema. Prvi je, da so pogoji izvedbe umetnih brežin in usekov v sušnem razdobju ugodnejši in je takrat možnost porušitve manjša. Isto velja tudi za zmrzovanje, ki lahko poveča tlak podzemne vode. Različne kamnine različno preperevajo. Zato bo prišlo do različnega časovnega zaostanka do porušitve. V kamninah, ki hitro preperevajo lahko do zdrsa na novo izdelane brežine pride že v enem letu po izdelavi, v neki drugi, ki prepereva počasi pa šele čez nekaj let. Pogosto se porušitve zgodijo po slučajni razpoki z mnogo neugodnejšimi strižnimi lastnostmi, kot pri prevladujočih razpoklinskih sistemih. Iz tega sledi, da samo računska uporaba klasifikacije SMR ne more dati dobrih rezultatov, če je ne dopolnimo z zdravo inženirsko presojo. Izkušnje in terensko opazovanje so pokazale, kdaj lahko pride do porušitev (ravninski in klinasti zdrsi) glede na vrednost SMR: SMR > 75 60 - 75 40 - 60 15 - 40 Ravninski zdrsi jih ni jih ni večji veliki Klinasti zdrsi jih ni posamezni mnogi jih ni SMR/ 4 Na osnovi dobljene vrednosti SMR in uvrstitve v določen razred lahko predvidimo, kakšni bi bili podporni ukrepi. Predlogi, ki so v spodnji tabelah, so generalni napotki, ki jih moramo dopolniti z lokalnimi posebnostmi in drugimi podatki ter analizami. Metode podpiranja oziroma ojačanja brežine lahko delimo v pet razredov, vsak razred pa še podrazreda a) in b). Če je vrednost SMR med 75-100 ni potrebno izvajati nobenih ukrepov na brežini. Če je vrednost SMR do 30 je včasih v primeru velikih problemov bolje ponovno izdelati brežino pod manjšim nagibom kot uporabiti zahtevne podporne ukrepe. Brežine, ki bi imele SMR manjši od 10 ne obstajajo, ker bi se prej porušile. Včasih je stena obstojna, le posamezni kamni so nestabilni. Te v tem primeru odstranimo. Pri visokih brežinah, kjer se pričakuje velik odstotek padanja kamnov, uporabimo lovilne zaslone tudi na sami brežini. Na območjih, kjer obstaja nevarnost večjih zdrsov je potrebna uporaba dolgih sider, gred ali AB zidov. Kateri ukrep uporabimo pa je odvisno od lokalnih razmer na steni. Glede na uvrstitev v SMR razred se uporabijo spodaj našteti zaščitni ukrepi: Razred SMR Ukrep Ia Ib 91 – 100 81 – 90 IIa 71 – 80 IIb 61 – 70 IIIa 51 – 60 IIIb 41 – 50 IVa 31 – 40 IVb 21 – 30 Va 11 – 20 Razred 100 ni potreben ni potreben; čiščenje površine ni potreben; lovilni jarek ali zaslon; posamezna sidra lovilni jarek ali pregrada v dnu; mreža; posamezno ali sistematično kratko sidranje lovilni jarek in/ali mreža; posamezno ali sistematično kratko sidranje; brizgani beton (lovilni jarek in/ali mreža); sistematično kratko sidranje; daljša sidra; brizgani beton; podporni zid in/ali betonske plombe daljša sidra; armirani brizgani beton; podporni zid in/ali betonske plombe; (ponovni izkop); dreniranje armirani brizgani beton; podporni in/ali sidrana betonska rebra ali grede; (ponovni izkop); globoko dreniranje gravitacijski ali sidrani zid; ponovni izkop Zaščita Ojačanje Betoniranje 40 IIIb IVa popolno stabilno 20 IVb Va popolno stabilno 0 brez čiščenje ponovni izkop delno stabilno betonska rebra in grede podporni zid IIb IIIa brizgani beton armirani 60 dolga sidra stabilno sitematično sidranje Ib IIa mreže 80 lovilni jarek na dnu brežine popolno stabilno posamezna kratka sidra Ia Vb SMR/ 5 Lovilni jarki imajo namen, da zadržijo padajoče kamne iz brežine, da ne morejo pasti na cesto ali na drug objekt. Obstajajo naslednje možnosti. Pri vertikalnih stenah direktni padec (>4V:1H), pri nagnjenih odbijanje (2V:1H), še položnejših pa kotaljenje (<1V:1H). Mreže preko brežine imajo namen zadržati labilne kamne in bloke v steni na mestu samem. Kadar so bloki večji, jih dodatno zadržimo v steni z uporabo jeklenih pletenic ali z sidranjem. Pri odločitvi o uporabi mrež je odločujoč faktor velikost kamnov. Kadar je kamnina močno razpokana, kar ugotavljamo s koeficientom Jv = število razpok v m3 (RQD= 115 – 3.3 Jv). Velja naslednja tabela: Vrsta mreže ojačana običajna Jv 5-10 > 10 Teža bloka (kN) 1.5 – 5 > 1.5 Pri sidranju uporabljamo kratka sidra (bolts) in dolga sidra (anchors). Kratka sidra uporabimo, kadar nastopa površinsko preperevanje in kadar pritrjamo mrežo. Z dolgimi sidri preprečujemo ravninske in klinaste zdrse večjih dimenzij. Dolga sidra so lahko pasivna – to je cementirana po celotni dolžini in se aktivirajo šele ob premiku bloka, ali pa aktivna – ko so prednapeta in jih aktiviramo z napenjanjem. Pasivna sidra so ponavadi dolžine od 3 do 4 m in morajo segati od 1 do 2 m v zdravo hribino. Njihova nosilnost je med 120 do 150 kN. prosti pad nagib kotalenje odskakovanje 4:1 3:1 2:1 1:1 36 Š=7.5 višina brežine - metri 30 30 24 45 Š=6 18 60 12 0 kotaljenje in odbijanje odbijanje padanje Š=4.5 6 kotaljenje Š=3 90 80 70 60 50 povprečni nagib v stopinjah 40 Določitev širine lovilnega jarka v dnu v funkciji višine brežine in njenega nagiba. Aktivna sidra so dolga ponavadi okoli 12 do 15 m, včasih tudi do 30 m. Njihova nosilnost je ponavadi od 700 do 1000 kN in se postavljajo v vrstah povprečno eno sidro na 10-35 m2. SMR/ 6 Spodnji tabeli naštevata, glede na velikost SMR in razpokanost (Jv) priporočljive ukrepe sidranja z dodatnimi ukrepi: Razred SMR IIIb 50 – 40 IVa 40 – 30 IVb 30 – 20 Sila sidranja (kN/m2) 10 – 25 25 – 50 50 – 100 100 – 200 kot je zahtevano Brizgani beton Betonski elementi ojačan z mrežo ojačan z mrežo ne ne rebra rebra rebra in grede (zid) rebra in grede (zid) AB stene (rebra in grede) ne (i) Trdna hribina v blokih (d > 1 m; Jv = 1 – 3) > sistematično sidranje 3 – 3.5 m narazen, (ii) Razpokana trdna hribina (0.3 < d < 1 m; Jv = 3 – 10 ) > sistematično sidranje na 1 – 3 m razdalje (3 x več kot prevladujoča razdalja med razpokami), (iii) Zelo razpokana trdna hribina ( d < 0.3 m; Jv > 10) >sistematično sidranje na razdalji 1 m s tenkim slojem brizganega betona (15-25 cm, če je Jv = 10-18), (iv) Preperela hribina z odprtimi ali z glino zapolnjenimi razpokami > sidranje za zavarovanje pred visečimi bloki skozi cone preperele hribine v zdravo; razdaljo in dolžino sider prilagoditi razdalji med razpokami in debelini preperele cone, (v) Mehka hribina >sidranje v kombinaciji z brizganim betonom, če hribina ni premehka. Brizgani beton se uporablja, kadar je brežina močno razpokana z več sistemi razpok. Uporaba brizganega betona kratkoročno močno izboljša razmere, če pa ga želimo uporabiti dolgoročneje je treba brizganje betona kombinirati z mrežo in včasih tudi sidranjem. Kadar je v zaledju podzemna voda bo brizgani beton dal slabe rezultate in bo začel odpadati. Glavni problem brizganega betona je slab estetski izgled, zato se ga uporablja večinoma kot začasni ukrep. Betonske plombe se uporabljajo za lokalne poravnave na steni na mestih, kjer so izpadli bloki. Namesto njih je možno uporabiti tudi zapolnitev prostorov z zidanjem, kar je zamudno, vendar bolj estetsko. AB grede in rebra, v dnu stene pa podporni zidovi, se uporabijo v primeru nestabilne brežine, ki pa ni močno razpokana. Betonski elementi so ponavadi v zaledje pritrjeni z dolgimi aktivnimi sidri. Popolnoma nestabilne brežine je treba podpreti z težnostnimi zidovi ali AB zidovi. Zidovi morajo biti v zaledju drenirani. Površinski jarki povečajo stabilnost brežine. Preprečujejo vtekanje vode v odprte razpoke. Vodni pritisk v razpoki je proporcionalen kvadratu širine razpoke in je ponavadi sprožilni faktor nastanka kamninskega zdrsa. Površinski jarek uporabimo nad zgornjim robom brežine, da preprečuje dotok vode iz zaledja. Vertikalne jarke uporabimo po brežini za odvod vode iz mest, kjer se zbira. Globoke drenaže se uporabijo v razpokanih hribinah. Prevodnost razpok za vodo je proporcionalna s tretjo potenco njihove širine. Najbolj uporaben ukrep je vrtanje drenažnih vrtin, dolgih običajno med 6 in 12 m, položno nagnjenih od horizontale in opremljene z filtri. SMR/ 7
© Copyright 2024