Геомеханический рейтинг Slope Mass Rating (SMR; Romana, 1985) была разработана как продолжение системы Rock Mass Rating (RMR) Беньявского, которую было почти невозможно применять на откосах из-за чрезвычайно большого диапазона поправочных коэффициентов (до 60 баллов из максимальных 100) и отсутствия их чёткого определения.
Существующие геомеханические классификации для откосов включают:
Альтернативные рейтинговые системы для устойчивости откосов: Q-slope, SSAM
-базовый индекс RMR по классификации Bieniawski
- поправочный коэффициент, зависящий от параллельности между направлением падения трещины и линией падения откоса
- поправочный коэффициент, который определяется углом падения трещины
- поправочный коэффициент, учитывающий соотношение углов падения откоса и трещины
- определяется как поправочный коэффициент для метода разработки откоса, который был определен эмпирически.
Таблица 1. Поправочные параметры для SMR (Romana, 1985)
| Для плоского обрушения | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| > 30 | 0.15 | < 20 | 0.15 | >10 | 0 | ||
| 30 - 20 | 0.40 | 20 - 30 | 0.40 | 10-0 | -6 | ||
| 20 - 10 | 0.70 | 30 - 35 | 0.70 | 0 | -25 | ||
| 10 - 5 | 0.85 | 35 - 45 | 0.85 | 0-(-10) | -50 | ||
| < 5 | 1.00 | > 45 | 1.00 | <(-10) | -60 |
| Для обрушения типа опрокидывание | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| > 30 | 0.15 | < 20 | 1.00 | <110 | 0 | ||
| 30 - 20 | 0.40 | 110-120 | -6 | ||||
| 20 - 10 | 0.70 | >120 | -25 | ||||
| 10 - 5 | 0.85 | ||||||
| < 5 | 1.00 |
– азимут падения трещины; – азимут падения откоса; - азимут падения линии пересечения трещин (для расчета клиновидных обрушений)
– угол падения трещины; – угол падения откоса; — угол падения линии пересечения трещин (для расчета клиновидных обрушений)
Углы с индексом i подставляются в место значений с индексом j для расчетов клиновидных обрушений в формулы для плоского типа обрушений)
Таблица 2. Значения коэффициента (Romana, 1985)
| Метод разработки откоса | |
|---|---|
| Предварительное расслаивание | +10 |
| Щадящий (гладкий) взрыв | +8 |
| Взрывной или механический способ | 0 |
| Естественный откос | +15 |
В качестве альтернативы значения, показанные в Таблице 1, Romana (1993) предложила следующую непрерывную функцию для вычисления F1 и F2:
Где А - разница между азимутами падения откоса и трещины, а B - угол падения трещины ()
В Таблице 3 приведены различные классы устойчивости и эмпирически определённые предельные значения SMR, соответствующие разным механизмам обрушения. Полевой опыт показывает, что откосы с SMR < 20 разрушаются очень быстро, а откосов с SMR < 10 практически не бывает. Романа (1985) также предложил некоторые рекомендации по выбору укрепительных мероприятий на основе SMR (Рисунок 1). Хотя проектирование укреплений откоса требует детальной полевой съёмки и инженерного чутья, эти указания дают первичную оценку на ранних стадиях проекта. Как правило, у откосов с SMR 75–100 не требуется никаких креплений.
Таблица 3. Описание классов SMR (Romana, 1985)
| Класс | SMR | Описание | Устойчивость | Механизмы обрушения | Вероятность обрушения |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 0–20 | Очень плохая | Полностью неустойчивая | Крупные плоские или почвообразные обрушения | 0.9 |
| IV | 21–40 | Плохая | Неустойчивая | Плоские обрушения или крупные клинья | 0.6 |
| III | 41–60 | Нормальная | Частично устойчивая | Некоторые трещины или многочисленные клинья | 0.4 |
| II | 61–80 | Хорошая | Устойчивая | Некоторые блоки | 0.2 |
| I | 81–100 | Очень хорошая | Полностью устойчивая | Отсутствуют | 0 |
José Luis Pastor разрабатывал программу для автоматического расчета рейтинга SMR. Он использовал следующую зависимость для определения типа обрушения
Когда < 90 или > 270 ожидается плоское обрушение. Если 90< <270 то обрушение опрокидывания.
Он также вычислил более строгие формулы для расчета углов A,B и C.
| Режим обрушения | Угловое соотношение | Расчёт A | Расчёт B | Расчёт C |
|---|---|---|---|---|
| Плоское | ||||
| Клиновидное | ||||
| Опрокидывание | — не требуется — |
Чтобы уменьшить субъективные интерпретации при назначении значений вблизи границ интервалов, Tomás et al. (2007) [2] предложили асимптотические непрерывные функции для коэффициентов коррекции F1, F2 и F3.
| Параметр | Плоские | Опрокидывание |
|---|---|---|
| F_ | ||
| F_ | ||
| F_ |
CSMR (Chinese Slope Mass Rating) — это модификация SMR, учитывающая дополнительные факторы, такие как высота склона и условия трещиноватости.
Где:
| Тип разлома | λ |
|---|---|
| Закрытые трещины или плотно сцепленные слои | 0.7 |
| Протяженные слабые трещины, заполненные глиной | 0.8 - 0.9 |
| Крупные разломы | 1.0 |
От автора wiki статьи: SMR и так часто завышает максимальный угол уступа. С коэффицентом λ, мы будем получать углы еще выше.
Диаграммы для определения ψ представлены в оригинальной статье
Бюро индийского стандарта дал этот кодекс 14496 Часть II, 1985 для картирования опасности оползней на основе десяти причинных факторов с каждым фактором, учитывающим фактор оценки опасности (LHEF) как 1 или 2 (Максимальный бал: 10).
Подробнее можете ввести в поиск
Landslide Hazard Zonation(IS:14496 Part II)
Исходная формула просто берет разницу углов без учета того, что углы измеряются по кругу (0-360°). Это приводит к неверным значениям γ в некоторых случаях.
Для плоского обрушения (Plane failure):
Оригинал: γ = |αd - αs|
Исправлено:
γ = {
|αd - αs| если |αd - αs| ≤ 180°
360° - |αd - αs| если |αd - αs| > 180°
}
Для опрокидывающего обрушения (Toppling failure):
Оригинал: γ = |αd - αs - 180|
Исправлено:
γ = {
180° - |αd - αs| если |αd - αs| ≤ 180°
|αd - αs| - 180° если |αd - αs| > 180°
}
Для клинового обрушения (Wedge failure):
Оригинал: γ = |αil - αs|
Исправлено:
γ = {
|αil - αs| если |αil - αs| ≤ 180°
360° - |αil - αs| если |αil - αs| > 180°
}
Оригинальная система использует βs (истинный угол наклона склона) вместо βsa (кажущийся угол наклона в направлении падения разрывного нарушения).
Для плоского обрушения (Plane failure):
Оригинал: ζ = βd - βs
Исправлено: ζ = βd - βsa
где βsa рассчитывается по формуле:
βsa = atan(tan(βs) × cos(γ))
Для опрокидывающего обрушения (Toppling failure):
Оригинал: ζ = βd + βs
Исправлено: ζ = βd + βsa
Для клинового обрушения (Wedge failure):
Оригинал: ζ = βil - βs
Исправлено: ζ = βil - βsa
Некоторые исследователи стремились к связи значения RMR с значением SMR с единицами угла (°). SMR с угловыми единицами используется в качестве критического угла.
Таблица предложенная Laubscher (1975)[6]
| RMR | Рекомендованный критический угол |
|---|---|
| 81-100 | 75 |
| 61-80 | 65 |
| 41-60 | 55 |
| 21-40 | 45 |
| 0-20 | 35 |
Формула Hell (1985):
Формула Orr (1992):
В статье Rinaldi (2017)[7] проводится сравнение сходимости критических углов, предсказанными формалуми выше с натурными наблюденями.
В большиестве случаев расчет через таблицу Laubscher дает наиболее близкие результаты, остальные формулы чаще всего завышают допустимый устойчивы угол.
Кроме вышеописанных адаптаций SMR, были предложены и другие новые варианты применения этой классификации. Одним из них стало использование теории нечёткого множества для оценки устойчивости откосов. Daftaribesheli et al. (2011) применили теорию нечётких множеств к классификации SMR для оценки устойчивости горного откоса карьера; их подход, названный Fuzzy Slope Mass Rating (FSMR), показал удовлетворительные результаты при анализе исследуемых склонов.
Ambalagan et al. (1992) предложили адаптацию SMR для режима клинового обрушения. Они рассчитали геометрические параметры соотношения между плоскостями трещины и откоса, используя линию их пересечения, и затем применили формулы Romana для вычисления поправок.
Perri (1994) ввёл учёт анизотропии посредством множителя f (0 ≤ f ≤ 1), умножающего второе слагаемое в основной формуле. Значение f вычисляется на основании сдвиговых параметров трещин (c′ и φ′) и массива (c и φ).
Runqiu и Yuchuan (2005) разработали специфическую модификацию SMR для горных автодорог, аналогичную предложению Chen (1995). Авторы скорректировали SMR с учётом высоты откоса, литологии на выходе и характеристик структурных плоскостей (тип трещины: трещина, пласт, разлом).
Rahim et al. (2009; 2012) предложили модифицированный Slope Mass Rating (M-SMR) для расчёта в гетерогенных формациях с чередованием разных литологий. M-SMR вносит изменения в методы определения входных параметров и их расчёта.
Ещё одним направлением стало использование исходных или модифицированных параметров SMR в качестве параметра восприимчивости к обрушению (Anbalagan, 1992; Cano и Tomás, 2013). Budetta (2004) включил SMR в систему оценки опасности Rock Hazards Rating System (RHRS) Pierson et al. (1990) для анализа рисков камнепада вдоль дорог.
Кроме того, SMR широко применяется при картировании восприимчивости горных откосов с помощью ГИС: разработаны новые модули и подходы (например, Irigaray et al., 2003; Filipello et al., 2010; Yilmaz et al., 2012).
Riquelme et al. (2014a) опубликовали в открытом доступе MS Excel–калькулятор SMRTool для автоматического вычисления коэффициентов F₁, F₂ и F₃ по векторам падения откоса (азимут и угол) и трещины (или линии пересечения плоскостей для клинового обрушения). Утилита автоматически рассчитывает вспомогательные углы A, B и C, определяет тип обрушения (клин, плоскость или опрокидывание) и выдаёт значения SMR по методике Romana (1985) и по непрерывной шкале Tomás et al. (2007), включая описание класса, оценку устойчивости, возможные механизмы обрушения и рекомендованную систему крепления (Romana, 1993).
Широкое применение SMR позволило выявить некоторые общие проблемы (Romana et al., 2003):
Tomás et al. (2012b) исследовали, проанализировали и визуализировали связь основных параметров, управляющих SMR (, параллелизм между откосом и трещиной A, и ) и пришли к выводу, что SMR оказывается нечувствительной к геометрическим условиям откоса и массива для значительной части возможных сочетаний углов, при которых . К этим случаям относятся:
10.1007/s10064-019-01528-9 ↩︎
10.1016/j.ijrmms.2007.02.004 ↩︎
10.1016/j.enggeo.2011.10.004 ↩︎
10.1016/j.enggeo.2016.03.007 ↩︎
zufialdi zakaria. Correction of Rock Slope Angle Using SMR Modification. 2017. ↩︎
Оригинальная статья не найдена ↩︎
zufialdi zakaria. Correction of Rock Slope Angle Using SMR Modification. 2017. ↩︎
Romana, M., Tomás, R., and J. B. Serón. "Slope Mass Rating (SMR) Geomechanics Classification: Thirty Years Review." ↩︎