Приложение А (рекомендуемое). Классификация массивов грунтов
Примечание — Слаботрещиноватые и очень сильнотрещиноватые массивы рекомендуется характеризовать одним значением , относящимся к любой системе трещин. Средне- и сильнотрещиноватые массивы могут характеризоваться несколькими значениями , относящимися к различным главным системам трещин.
Таблица А.2 — Классификация скальных массивов по водопроницаемости
Коэффициент фильтрации k, м/сут
Удельное водопоглощение q, л/мин
Таблица А.3 — Классификация скальных грунтов по деформируемости
Модуль деформации массива Е, МПа
Таблица А.4 — Классификация скальных массивов по степени выветрелости
Коэффициент трещинной пустотности , %
Раскрытие трещин , мм
— отношение плотности выветрелого образца грунта к плотности невыветрелого образца того же грунта.
1 Степень выветрелости скального грунта, характеризуемая таблицей А.4, тесно связана с разгрузкой скального массива. По степени развития этих явлений скальные массивы по мере их заглубления от дневной поверхности рекомендуется разделять на четыре зоны (или подзоны), которые кроме указанных в таблице А.4 показателей характеризуются также следующим:
2 Зона А сильного выветривания (элювиирования) обычно сложена малопрочными породными блоками существенно измененного химико-минерального состава и имеет большее число разноориентированных трещин, как правило, заполненных рыхлыми продуктами выветривания материнской породы или привнесенным мелкоземом.
3 Зона Б средней степени разгрузки и выветривания имеет заметно измененную окраску, но малоизмененный минеральный и химический состав породных блоков, учащенные и расширенные трещины с заполнителем из мелкозема и местное интенсивное избирательное выветривание.
4 Зона В слабой разгрузки и выветривания характеризуется несколько большим, чем в неизмененном массиве, количеством трещин и наличием вдоль некоторых трещин слабого избирательного выветривания.
5 Зона Г не затронута разгрузкой и выветриванием.
Классификация скальных массивов по характеру сложения
По характеру сложения целесообразно выделять следующие категории массивов:
массивные крупноблочные (слабо расчлененные, плохо поддающиеся избирательному выветриванию);
блочные (с четко выраженным расчленением на отдельности, ограниченные поверхностями ослабления, выветриваются преимущественно избирательно);
слоистые (с преобладающей системой трещин, неравномерно избирательно выветривающиеся);
плитчатые (сильно расчлененные, легко поддающиеся неравномерному избирательному выветриванию).
Классификация скальных массивов по степени однородности
По степени однородности рекомендуется выделять следующие категории массивов:
однородные (квазиоднородные), сложенные одним типом пород, изменение значений характеристик которого по каждому классификационному признаку не выходит за пределы, соответствующие одной категории (т.е. указанные в одной строке в таблицах А.1-А.4);
неоднородные, сложенные несколькими различными типами пород или содержащие отдельные зоны, значения характеристик которых по всем или некоторым классификационным признакам варьируются в пределах, соответствующих двум категориям;
очень неоднородные, сложенные несколькими различными типами пород и содержащие отдельные зоны, значения характеристик в которых по всем или по большинству признаков варьируются в пределах, соответствующих трем или даже всем четырем категориям.
Таблица А.5 — Классификация по льдистости грунтов
Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений , %
Определение рейтинга массива горных пород по геомеханической классификации MRMR для условий месторождения Жолымбет
Суханова, А. А. Определение рейтинга массива горных пород по геомеханической классификации MRMR для условий месторождения Жолымбет / А. А. Суханова, Г. Т. Камбетова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 14 (304). — С. 130-133. — URL: https://moluch.ru/archive/304/68558/ (дата обращения: 06.04.2024).
В статье авторы пытаются определить рейтинг массива горных пород по геомеханической классификации MRMR для условий подземного рудника.
Ключевые слова: классификации MRMR, устойчивость, индекс качества породы RQD, прочность, горные породы.
На сегодняшний день в мировой практике наиболее многофункциональной и практичной является рейтинговая классификация Д. Лобшира (MRMR — Mining Rock Mass Rating).
Рейтинговая классификация Лобшира применяется для следующих целей: составление проекта крепления, составление диаграмм зон обрушения, расчет устойчивости целиков, определение степени обрушаемости и дробимости при самообрушении, обоснование порядка ведения горных работ и т. д. [1,2,3].
При оценке геомеханического состояния массива горных пород использованы данные геологической службы рудника «Жолымбет» [4]..
На месторождении выявлены 3 основные системы трещин:
- азимут падения 280̊, угол падения 60–70̊;
- азимут падения 98º угол падения 10–20̊;
- азимут падения 98º угол падения 50–60̊.
По характеристикам керна данных скважин горные породы разделены на три домена:
- выветрелые породы до глубины 30–40 м, RQD=12–34;
- слабовыветрелые алевропесчаники, окварцованные массивной текстуры, RQD=50–72;
- габро-диориты зеленовато-серые, плотные, массивные, RQD=72–78;
RQD (Rock Quality Designation) — показатель качества массива по выходу керна геологоразведочных скважин. Показатель RQD определяется соотношением суммы кусков керна длиной более 10 см к общей длине керна.
Индекс качества породы RQD по Диру приведен в таблице 1.
Процедура измерения RQD проведена на рисунке 1 [1].
Индекс качества породы RQD
№п/п
Значение RQD
Качество горной породы
Рис. 1. Порядок измерения и расчета RQD
Характерной особенностью является изменчивость поверхностей трещин, их извилистость (волнообразность) в разных направлениях, что положительно сказывается на устойчивости обнажений. Средняя частота трещин FF = 8–9 шт./м, среднее расстояние между трещинами а=0,12–0,22 м, в мелком масштабе на базе 0,2 м — трещины шероховатые. Раскрытие трещин — 1–5 мм с кварцитовым заполнителем. Раскрытие от 2 до 10 мм имеют редко встречающие разломы, падающие под углом, близким к 800 с зеркалами скольжения, заполненные кальцитом и глинкой трения [5].
Прочность пород на сжатие для определения рейтинга MRMR принята из 47,5 МПа. Этот показатель соответствует наименьшему пределу прочности вмещающих пород.
Таким образом, IRS = 47,5 МПа — прочность нетронутого массива.
В данном случае прочность породного блока RBS определяется по с учетом крепости пород, а также степени трещиноватости IRS — FF/m (количество трещин на 1 м).
Средняя частота трещин (FF) 8–9 трещин на 1 м. Основным заполнителем является кварцит, крепость которого по таблице 1.1 составляет 3, а инверсия 0,33 [4].
Рис. 2. Номограмма корректировки прочности нетронутого массива с учетом крепости руды и густоты трещин
Тогда по номограмме (рисунок 2) коэффициент корректировки IRS — FF/m составляет 0,78. И прочность породного блока получается:
RBS = IRS × 0,8 × k (1)
RBS = 47,5 × 0,8 × 0,78= 29,64 Мпа
Рис. 3. Определение рейтинга RRBS прочности породного блока
Из графика (рисунок 3) определяется рейтинг RRBS, который равен 12,5.
JS — рейтинг по количеству трещин, определяется по графику (рисунок 2.4). Среднее расстояние между трещинами составило 0,17 м. Массив горных пород представлен трещинами, имеются 3 системы трещин. Из рисунка 4 [2]. рейтинг JS составляет 6.
Рис. 4. Рейтинг трещиноватости массива JS
JC — рейтинг условий трещиноватости, определяется по формуле (2) [1].:
А = 100, В = 80, С = 75, D = 60, Е = 85.
JC=40* 
*
*
*
* 
(2)
JC=40* 
*
*
*
*=12,24
RMR = RRBS + JS + JС(3)
RMR = 12,5 + 6 +12,24 = 30,74
Исходя от горно-геологической обстановки месторождения показатель к = 0,92.
Коэффициенты по фактору выветривания. С момента обнажения прошло 4 года и более, степень выветренности средняя — 90 %.
Коэффициент ориентации трещин. Число трещин определяющий блок 3, ориентация трещин близка 60–700 ÷ 90 %.
Коэффициенты по фактору взрывных работ. Хорошее стандартное взрывание — 94 %.
Влияние подземных вод. Водоприток 11 л/мин. Влажные условия — 95 % [4].
MRMR = 30,74× 0,92 = 28
Классификация пород по методике Д. Лобшира
Класс/рейтинг
MRMR
5/5–20
4/21–40
3/41–60
2/61–80
1/81–100
Классификация массивов скальных грунтов
RQD – отношение общей длины сохранных кусков керна длиной более 10 см к длине пробуренного интервала в скважине.
Классификация по вoдoпpoницaемocти
Коэффициент фильтрации k, м/сут
Удельное водопоглощение q, л/мин
Классификация по деформируемости
Модуль деформации массива Е, 10 3 Мпа
От 10(100) до 20 (200)
От 5 (50) до 10 (100)
От 2 (20) до 5 (50)
Классификация по степени выветрелости
Коэффициент выветрелости kw
kw – отношение плотности выветрелого образца грунта к плотности невыветрелого образца того же грунта.
Классификация по характеру нарушения
Характер нарушения сплошности массива
Мощность зоны дробления разломов или ширина трещин
Разломы I порядка – глубинные, сейсмогенные
Сотни и тысячи метров
Сотни и тысячи километров
Разломы II порядка – глубинные, несейсмогенные и частично сейсмогенные
Десятки и сотни метров
Десятки и сотни километров
Разломы III порядка
Метры и десятки метров
Километры и десятки километров
Разломы IV порядка
Десятки и сотни сантиметров
Сотни и тысячи метров
Крупные трещины V порядка
Средние трещины VI порядка
Мелкие трещины VII порядка
Тонкие трещины. VIII порядка
Обязательное
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ tg ис ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ МЕТОДАМИ СРЕЗА (СДВИГА) И ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ
Нормативные значения характеристик tg исn по результатам испытаний методом среза вычисляются по формулам:
(1)
(2)
При получении сn < 0 следует принять сn = 0, а значение tg вновь вычислить по формуле
(3)
–парные частные значения средних нормальных и предельных касательных к плоскости сдвига напряжений, полученные в отдельных испытаниях;
п – число парных значений 
и
, включенных в одну совокупность( п должно быть не менее 6 ).
Для определения нормативных значений характеристик tgисn по результатам испытаний методом трехосного сжатия предварительно необходимо вычислить коэффициенты N и М по формулам:
(4)
(5)
(6)
В формулах (4) – (6) :
–частные предельные значения максимальных и минимальных напряжений, полученные в отдельных испытаниях;
n – число парных значений , включенных в одну совокупность (п должно быть не менее 6).
Нормативные значения tgисn по найденным значениям коэффициентов N и М следует определять по формулам:
(7)
(8)
Расчетные значения прочностных характеристик tgисI,II в соответствии с указаниями пп. 2.7 и 2.16 должны вычисляться по формулам:
(9)
(10)
При вычислениях значений tg
исII в формулах (9) и (10) следует принимать 
= 1.
При определении значений tg
исI по формулам (9) и (10) при использовании результатов испытаний методом среза коэффициент 
следует вычислить по формуле
(11)
Если 
,то вместо формулы (11) следует использовать формулу
(12)
Входящие в формулы (11) и (12) значения 
и
следует определять по формулам:;
; (13)
(14)
В формулах (12) – (14) :
–минимальное и максимальное значения нормальных напряжений на поверхности сдвига, ограничивающие расчетный диапазон этих напряжений.
Входящие в формулы (11) и (12) доверительные интервалы должны вычисляться по формуле
(15)
где V – коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от параметра 
, вычисляемого по формуле (18), от числа степеней свободыК = п – 2 и от односторонней доверительной вероятности 
(ее следует принимать равной 0,95);
(16)
–при вычислении 
;
–при вычислении 
;
(17)
в формуле (17) п –2 следует заменить на n – 1, если принято cn = 0, а значение tg вычислено по формуле (3) ;
(18)
(19)
(20)
При использовании результатов испытаний методом трехосного сжатия значение коэффициента следует определять, используя зависимости (11) –(20), заменив в них
Значение коэффициента V при = 0,95
ГОСТ Р 58325-2018. Национальный стандарт Российской Федерации. Грунты. Полевое описание
6.1 Описание образца (керна) скальных грунтов в общем виде включает в себя определение основного наименования скального грунта, качества скального грунта, а также определение дополнительных и вспомогательных идентификационных признаков.
6.2 Основное наименование скального грунта определяют в соответствии с ГОСТ 25100 по выделенным типам (генетическим группам) скальных грунтов:
При наличии геологических материалов для изучаемой территории, которые позволяют дать петрографическое наименование грунтов, или при возможности его определения в образце предварительное наименование уточняют до подвида. Некоторые подвиды осадочных грунтов, такие как песчаники, конгломераты, известняки-доломиты, галиты, угли, уверенно идентифицируют визуально.
6.3 Разделение магматических пород на виды при полевых определениях основано на визуальном определении наличия кварца и полевых шпатов. Богатые кварцем и полевыми шпатами породы, как правило, имеют светлые цвета, в то время как бедные ими породы — темные.
6.4 Цвет скального грунта описывают во влажном (смоченном) состоянии. Если необходимо, цветовые различия могут быть уточнены использованием таких терминов, как «пестрый», «пятнистый», «испещренный», «крапчатый», «полосчатый». Окраска скального грунта обусловлена цветом породообразующих минералов. Различают грунты, имеющие светлую окраску, и грунты темной окраски. Рекомендации по определению цвета приведены в Ж.1 приложения Ж.
6.5 Карбонатные скальные грунты оценивают на карбонатность по Ж.2 приложения Ж.
6.6 Характеристики грунтов в целях предварительного определения их разновидностей по прочности и степени выветрелости определяют по отличительным признакам, приведенным в Ж.6 приложения Ж.
6.7 Качество скального грунта по керну оценивают по процентному отношению суммарной длины сохранных (неразрушившихся) кусков керна длиной более 10 см к длине пробуренного интервала в соответствии с ГОСТ 25100 (показатель RQD). Кроме оценки качества по RQD также проводят описание видимых причин разрушения керна, таких как сланцеватость, трещиноватость, выветрелость, зоны разломов или технологические причины.
6.8 Определение показателя RQD необходимо выполнять при каждом подъеме керна. Показатель RQD позволяет оценить целостность в первом приближении скального массива по данным бурения.
6.9 Описание структурных и текстурных особенностей, характера отдельности и трещиноватости выполняют в конце описания керна с учетом ранее выполненных определений.
6.10 При описании грунтов магматического и метаморфического происхождения необходимо различать следующие виды структур:
а) зернистую, подразделяющуюся по крупности зерна:
— на крупнозернистую диаметр зерен > 5 мм,
— среднезернистую » » 1 — 5 мм,
б) порфировую, отличающуюся наличием крупных зерен на фоне однородной массы более мелких зерен;
в) аморфную, скрытокристаллическую — состав минералов и зернистость визуально неразличимы.
6.11 Размер минеральных зерен породообразующих минералов следует оценивать визуально в миллиметрах без набора статистического ряда. При этом необходимо раздельно характеризовать цемент и содержащиеся в нем более крупные минеральные зерна или частицы грунта.
6.12 По текстурным признакам для магматических грунтов следует выделять однородную (массивную), неоднородную (полосчатую) и пористую текстуры.
Массивная текстура характеризуется равномерным распределением составных частей в грунте. Полосчатая текстура отличается неравномерным распределением составных частей в грунте, в связи с чем грунт дифференцирован на слои различного вещественного состава или различной зернистости. Пористая текстура характеризуется наличием видимых пустот, образовавшихся при выделении газа при остывании.
6.13 При описании скальных грунтов осадочного происхождения структуру следует характеризовать в соответствии с классификацией крупнообломочных грунтов. Для цемента осадочных скальных грунтов следует визуально-контактным методом приближенно оценивать минеральный состав. Используют следующие термины: «кремнистый», «известковый», «углистый», «железистый», «глинистый».
6.14 Выветрелость грунтов оценивают качественно по видимым и диагностируемым изменениям исходного грунта. Степень выветрелости образца скального грунта определяют по таблице В.1 приложения В.
6.15 Устойчивость скального грунта в воде определяют после оценки выветрелости для одного — трех образцов со слоя. Рекомендуется проводить оценку устойчивости скального грунта в воде по таблице Ж.7 приложения Ж.
Примечание — Устойчивость скального грунта в воде для грунтов, водонасыщенных в природных условиях, не определяют.
6.16 При описании скальных грунтов в открытых горных выработках, расчистках и обнажениях помимо идентификационных признаков грунта дополнительно определяют и описывают классификационные признаки массива грунта. Определению подлежат следующие классификационные признаки:
— сплошность скального массива;
— степень экзогенного изменения;
— разновидности сетей трещин.
Рекомендации по определению признаков и описанию скальных грунтов приведены в приложении В.