Klasifikace hornin

Horninový masiv

Diskontinuita Diskontinuita se váže na rovinu či plochu oslabení v horninovém masivu. Je to společný výraz pro: Prasklinu Plochy vrstevnatosti Plochy břidličnatosti Zóny oslabení Zlomy původně destičkovitá až lupenitá dělitelnost břidlic a podobných sedimentů. Dnes se dává přednost konkrétnějším termínům (laminace, rozpad, štípatelnost apod. ); vrstevnatost  neboli stratifikace je základní vlastnost horninových celků složených z vrstev. Vrstevnatost je typická pro sedimenty (čím jsou jednotlivé vrstvy litologicky odlišnější, tím je vrstevnatost zřetelnější). Podle mocnosti vrstev se rozlišuje vrstevnatost masivní (mocnost nad 100 cm), hrubě lavicovitá (50 až 100 cm), lavicovitá (10 až 50 cm), deskovitá (1 až 10 cm), laminovaná (2 mm až 1 cm), tence laminovaná (pod 2 mm) - lamina. zlom  neboli dislokace (adj. dislokovaný, dislokační) puklina v hornině, podél níž nastal pozorovatelný pohyb, obvykle výrazně ukloněný. Délka zlomů může činit několik metrů, ale také desítky i stovky kilometrů a vertikální složka pohybu může být od decimetru až k několika kilometrům. Celky oddělené zlomem se nazývají kry (popř. bloky) a podle jejich pozice vůči zlomu se rozeznávají nadložní a podložní kry.

Hlavní diskontinuita příklad zlomu v celkové morfologii

Vliv měřítka Diskontinuity a podzemní stavby A vrt B štola C tunel

Ukázka zakreslení bloků horninového masivu

Popis orientace Je popsána pomocí směru azimutu α směrové přímky úklonu vrstvy a úklonem j spádové přímky od vodorovné.

Axonometrické zobrazení horninových bloků

Fotodokumentace čelby

KLASIFIKACE HORNIN J. Pruška MH 4. přednáška

HISTORICKÝ VÝVOJ Protodjakonov (1908) Rusko Terzaghi (1946) USA Lauffer (1958) Rakousko Pacher (1964) Rakousko RQD (1967) USA RMR (1973,1989) JAR Q (1974) Norsko Franklin (1975) Kanada QTS (1977) ČR Basic geotechnical description - ISRM (1981) USA J. Pruška MH 4. přednáška

Třídy ražnosti J. Pruška MH 4. přednáška

Lauferova J. Pruška MH 4. přednáška

PROTODJAKONOV 10 tříd horniny Platí pro klasické tunelování Předpokládá vytvoření horninové klenby Horninám přiřazuje součinitel pevnosti fp Zatřídění dle petrografického popisu či pevnosti horniny Pro rozpukaný masiv je nutná redukce součinitelem „a“ popř. indexem RQD J. Pruška MH 4. přednáška

Určení fp Pro horniny: Pro zeminy soudržné Pro zeminy nesoudržné J. Pruška MH 4. přednáška

Redukce součinitele fp pomocí součinitele“a“ Intenzita rozpukání Stupeň Redukční koeficient „a„ slabé až velmi slabé 0 - 1 1 střední 2 0,80 – 1 silné 3 0,50 -0,80 velmi silné 4-5 0,20 - 0,50 mimořádně silné - pomocí indexu RQD J. Pruška MH 4. přednáška

TERZAGHI 8 tříd horniny Platí pro klasické tunelování Předpokládá vytvoření horninové klenby Vhodná pro ocelovou výstroj Uvažuje porušení horninového masivu diskontinuitami Horninám přiřazuje součinitele tlačivosti cT´ a cT´´ V roce 1982 provedena revize Rosem J. Pruška MH 4. přednáška

Index RQD RQD = rock quality designation D.U. Deer (1967) Ohodnocení masivu na základě jádrových vrtů -min.  54,7mm Reprezentuje kvalitu horniny in situ Směrově závislý parametr Je nutné vyloučit trhliny vzniklé vrtací technologií Délka kusu z jádrového vrtu se měří v ose jádra J. Pruška MH 4. přednáška

Index RQD je definován vztahem na základě celkové navrtané délky a délky neporušených kusů v jádrovém vrtu delších než 10 cm : J. Pruška MH 4. přednáška

Klasifikace podle indexu RQD Kvalita horniny RQD CT´ fp výborná 100 - 90 0 - 0,15 2,0 – 2,3 dobrá 90 – 75 0,15 – 0,35 2,3 – 1,2 střední 75 – 50 0,35 – 0,70 1,2 – 0,7 nízká 50 – 25 0,70 - 1,10 0,7 – 0,5 velmi nízká 25 – 0 1,10 - 1,40 0,5 – 0,4 Vrtné jádro  150 mm z žulového masivu (vliv velkého napětí in situ) (J. Hudson) J. Pruška MH 4. přednáška

Index RMR RMR = Rock mass rating Z.T. Bieniawski (1973) 1989 revize klasifikace 5 tříd horniny (RMR 0 – 100) Masiv dělí na strukturní oblasti, které hodnotí samostatně Klasifikuje horniny podle šesti parametrů A – F Určuje způsob ražby, stabilitu výrubu, typ výstroje Provázání s ostatními klasifikacemi J. Pruška MH 4. přednáška

RMR je dán součtem či odečtem bodového ohodnocení parametrů: RMR = (A+B+C+D+E-F) A - pevnost v tahu při bodovém zatížení nebo pevnost v prostém tlaku B - index RQD C - vzdálenost ploch nespojitosti D - charakter ploch nespojitosti E - přítomnost a tlak podzemní vody F - orientace puklin vzhledem ke směru ražby J. Pruška MH 4. přednáška

INDEX Q Barton, Lien, Lunde (1974) 38 tříd horniny Navržen na základě analýzy 212 staveb tunelů ve Skandinávii Hodnotí masiv na základě šesti parametrů (Q = 0 – 1000) Určuje tlak na výstroj a způsob vystrojení Návaznost na ostatní klasifikace Klasifikace se neustále vyvíjí Vhodná pro numerické modelování J. Pruška MH 4. přednáška

Parametry klasifikace Jn – počet puklinových systémů Jr – drsnost puklin Ja – zvětrání ploch diskontinuity či výplní Jw – vodní tlak SRF – podmínky tlakového projevu horninového masivu RQD – klasifikace Deera J. Pruška MH 4. přednáška

Výstroj tunelu je zavedena pomocí ekvivalentního rozměru L ESR – excavation support ratio Délka svorníků je dána vztahem Maximální nevystrojené rozpětí se určí rovnici J. Pruška MH 4. přednáška

Určení způsobu vystrojení tunelu J. Pruška MH 4. přednáška

QTS Regionální klasifikace (Praha) Tesař (1977) Využívá zkušenosti z výstavby metra Vazba na ostatní indexové charakteristiky Horninu klasifikuje body Navazuje na technologické skupiny hornin Určuje postup ražby a vystrojení J. Pruška MH 4. přednáška

Index QTS je určen počtem klasifikačních bodů TS a jejich redukcí A pevnost úlomků horniny v prostém tlaku sd [MPa] B průměrná vzdálenost ploch nespojitosti d [m] hloubka zkoumané horniny pod bází pokryvných útvarů D [m]. J. Pruška MH 4. přednáška

Redukční parametry  při sklonu hlavních ploch nespojitosti mezi 30° až 80  plochy diskontinuit nepříznivě ukloněné, rovné, hladké nebo s výplní jílů  při výskytu podzemní vody, protékající volně  při vývěrech podzemní vody pod hydrostatickým tlakem J. Pruška MH 4. přednáška

Technologické skupiny hornin J. Pruška MH 4. přednáška

Vazby indexu QTS na ostatní klasifikace a mechanické vlastnosti hornin J. Pruška MH 4. přednáška

Vzájemné vazby indexových charakteristik J. Pruška MH 4. přednáška

GSI – Hoek, Marinos (2000) Vyvinut na základě následujících předpokladů: Podmínky na diskontinuitách Struktuře horninového masivu Spojení horninových bloků