رده بندی توده سنگ (RMR) و کاربردهای آن در صنایع عمران:
سیستم «رده بندی توده سنگ» (Rock Mass Rating) یا اصطلاحاً «RMR»، یک سیستم ژئومکانیکی رایج برای طبقه بندی سنگ ها است.
این سیستم در بین سال های 1972 تا 1973 توسط «بیناوسکی» (Bieniawski) توسعه یافت. RMR، مهم ترین پارامترهای زمین شناسی را با هم ترکیب می کند و یک شاخص کلی و جامع را برای بیان کیفیت توده سنگ ارائه می دهد.
این شاخص به منظور طراحی و ساخت حفریات سنگی نظیر تونل ها، معادن، شیب ها و پی ها مورد استفاده قرار می گیرد.
پارامترهای RMR:
در فهرست زیر، شش پارامتر مورد استفاده در سیستم RMR برای طبقه بندی توده سنگ آورده شده است:
به هر یک از این شش پارامتر، امتیازی متناسب با خواص سنگ اختصاص می یابد. با جمع این امتیازها، مقدار RMR در بازه 0 تا 100 به دست می آید.
طبقه بندی کیفیت سنگ ها بر اساس RMR:
در جدول زیر، طبقه بندی کیفیت سنگ ها بر اساس مقدار RMR آن ها آورده شده است.
امتیاز RMR و کیفیت سنگ:
امتیاز RMR را می توان با استفاده جداول یا نمودارهای مخصوص محاسبه کرد. به کارگیری جداول برای محاسبه RMR، روش قدیمی تر محسوب می شود اما هنوز هم در مسائل مختلف کاربرد دارد.
برای آشنایی کامل با مراحل این روش، مطالعه «محاسبه رده بندی توده سنگ (RMR) — راهنمای گام به گام» را به شما پیشنهاد می کنیم.
فرآیند استفاده از روش نمودار نیز مانند به کارگیری جداول است. این روش از سرعت و دقت بالاتری بهره می برد.
در نمودار زیر، امتیازدهی به یکی از پارامترهای RMR را مشاهده می کنید. تعیین امتیاز پارامترهای دیگر نیز به همین صورت انجام می شود.
کاربردهای RMR:
رده بندی توده سنگ (RMR) کاربرد گسترده ای در پروژه های مختلف مهندسی از جمله ساخت تونل ها، شیب ها، پی ها و معادن دارد.
علاوه بر این، این رده بندی با «سیستم های خبره مبتنی بر دانش» (Knowledge-Based Expert Systems) یا اصطلاحاً «KBES» نیز سازگار است.
مهندسان معمولاً سازه های سنگی را به دو گروه کلی زیر تقسیم بندی می کنند:
سیستم های رده بندی توده سنگ، امکان در نظر گرفتن برخی از خواص مکانیکی پیچیده سنگ های واقعی در طراحی های مهندسی را فراهم می کنند.
علاوه بر این، تخمین اولیه خصوصیات توده سنگ مانند مدول تغییر شکل (مدول الاستیک) آن معمولاً توسط سیستم های رده بندی صورت می گیرد.
این سیستم ها می توانند به عنوان ابزاری برای تعیین سیستم های نگهداری مورد نیاز برای تونل و زمان پابرجایی (خودنگهداری) حفریات زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرند.
با گذشت حدود 45 سال از به کارگیری سیستم RMR، در سال های اخیر توجه دوباره ای به سمت این سیستم جلب شد.
دلیل این موضوع، کاربرد RMR در ارزیابی «قابلیت حفاری توده سنگ» (Rock Mass Excavability) یا اصطلاحاً «RME» و رابطه مستقیم آن با «انرژی ویژه حفاری» (Specific Energy of Excavation) یا به اختصار «SEE» برای دستگاه های حفاری تونل (TBM) است.
پارامترهای مذکور (RME و SEE) کاربرد خوبی در تشخیص تغییرات آنی وضعیت حفر تونل دارند و می توان آن ها را به عنوان هشداری برای مواجه با شرایط نامساعد در هنگام اجرای عملیات در نظر گرفت.
کاربرد RMR در طراحی تونل:
به منظور تسهیل طراحی تونل، معمولاً از سه نمودار برای تخمین خصوصیات اصلی توده سنگ شامل زمان خودنگهداری، مدول الاستیک (Em) و مقاومت توده سنگ استفاده می شود.
در نمودار اول، زمان خودنگهداری تونل به صورت تابعی از RMR نمایش داده شده است.
در نمودار دوم، رابطه پیشرفته ای برای RMR های بزرگ تر از 56 ارائه شده است. این مسئله نشان می دهد که در مقادیر بالای RMR، تغییر شکل توده سنگ از طریق مدول الاستیک سنگ بکر کنترل می شود.
در طرف مقابل، تغییر شکل در مقادیر پایین RMR به هوازدگی و مواد پرکننده درزه بستگی دارد.
به این ترتیب، با استفاده از این روش، مقادیر مدول الاستیک در محدوده های بالا، دستِ بالا و در محدوده های پایین نیز دستِ پایین گرفته نمی شوند. این رویکرد واقع گرایانه تر از معادلات سیگموئیدی است.
در نمودار سوم، مقاومت توده سنگ به صورت تابعی از RMR آورده شده است.
انتخاب نگهداری تونل:
دستورالعمل های طراحی نگهداری تونل بر اساس مقدار RMR، در ابتدا به صورت جداولی بودند که نوع نگهداری مناسب برای تونلی با دهانه/قطر 10 متر را پیشنهاد می داند.
با پیشرفت تکنولوژی در زمینه به کارگیری راکت بولت، شاتکریت و قاب های فولادی، طراحان این دستورالعمل ها را برای ابعاد دیگر تونل نیز تعدیل کردند.
امروزه، طراحان تونل به منظور تسهیل کار طراحی از نمودارهای مخصوص برای انتخاب نوع نگهداری استفاده می کنند. این نمودارها، نگهداری های مختلف را به صورت تابعی از اندازه و کیفیت توده سنگ در نظر می گیرند (نمودار زیر).
توجه داشته باشید که تعدادی معادلات سیگموئیدی برای محاسبه مدول توده سنگ با استفاده از مدول سنگ بکر و یک رده بندی توده سنگ ارائه شده است.
در این معادلات، اگر داده های ورودی از دقت بالایی برخوردار باشند، تخمین خوبی از مدول توده سنگ به دست می آید.
با این وجود، تعیین مقادیر قابل اعتماد مقاومت سنگ بکر یا مدول سنگ بکر با استفاده از آزمایش بر روی نمونه های آسیب دیده توده سنگ کار بسیار دشواری است.
به دلیل این محدودیت، مقادیر حاصل از آزمایش بر روی نمونه های خوب به دست آمده از مناطقی با سنگ قابل قبول، به عنوان مبنای مدول بکر در نظر گرفته می شوند.
به این ترتیب، مدول بکر یک سنگ با استفاده از اندازه گیری های آزمایشگاهی یا یک رابطه فرضی بین مقاومت بکر و مدول آن سنگ محاسبه می شود.
این روش، احتمال وجود هوازدگی بالای مواد موجود در نواحی دارای سنگ ضعیف و همچنین احتمال پایین بودن مقاومت بکر در این نواحی (حتی در صورت عدم وجود هوازدگی) را نادیده می گیرد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
