Geologos_11_Pininska.pdf

(1068 KB) Pobierz

Liszkowski final 2.vp

Joanna Pinińska

Szczelinowatość masywów skalnych

po 30 latach w świetle normy PN-EN

ISO14689-1 – badania geotechniczne,

rozpoznanie i klasyfikacja skał

Discuontinuity of the rock mass according to PN-EN

ISO14689-1 standard – geotechnics in civil engineering –

identification and description of rock: thirty years after

Streszczenie: W pracy zanalizowano na tle współczesnej wiedzy oraz obecnych, eu-

ropejskich zapisów normowych, metodykę oceny nieciągłości masywu skalnego opu-

blikowanąprzed trzydziestu laty w wydawnictwie „Szczelinowatość masywów skal-

nych” pod redakcjąJerzego Liszkowskiego oraz Janusza Stochlaka. Retrospekcja

zawartych w tym wydawnictwie danych dowiodła, że chociaż w obecnej epoce po-

wszechnego zastosowania technik komputerowych metodyka pomiarowa elementów

szczelinowatości, przetwarzanie danych oraz wizualizacja systemów nieciągłości

uległy radykalnej zmianie, to jednak idee badawcze zaprezentowane w „Szczelinowa-

tości...” pozostająnadal aktualne, a stworzone przed 30 laty systemy ocen, terminolo-

gia i metody badawcze stworzyły podstawy współczesnych standardów.

Słowa kluczowe : szczelinowatość, skała, masyw skalny, szorstkość, fragmentacja,

normy, identyfikacja

Abstract: Paper is an review of the procedure of i fractured rock mass discountinuity

identification, on a basis of methodology published 30 years earlier by J. Liszkowski

and J. Stochlak (eds) in the book titled „Fractured Rock Massifs” and the recent

knowledge and standards.The retrospective analises shows, that the research meth-

ods as presented in the book remain actual despite of radical changes of data collec-

tion and their processing and visualizing, due to computer technologies. What is

more, the 30 years old system of rock assessment, classification terminologies, and

rock examination procedures as proposed in the “Fractured Rock Massifs” remain a

foundation of contemporary researches and standards.

Key words : discontinuity, rock, rock mass, roughness, blocks, standards, identifica-

tion

Joanna Pinińska, Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geo-

logii Inżynierskiej, Zakład Geomechaniki, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa,

e-mail: joanna.pininska@uw.edu.pl

281603105.039.png

281603105.040.png

281603105.041.png

281603105.042.png

281603105.001.png

281603105.002.png

281603105.003.png

281603105.004.png

281603105.005.png

281603105.006.png

281603105.007.png

281603105.008.png

281603105.009.png

281603105.010.png

281603105.011.png

281603105.012.png

281603105.013.png

281603105.014.png

281603105.015.png

281603105.016.png

281603105.017.png

281603105.018.png

281603105.019.png

281603105.020.png

281603105.021.png

281603105.022.png

281603105.023.png

281603105.024.png

281603105.025.png

281603105.026.png

281603105.027.png

281603105.028.png

281603105.029.png

281603105.030.png

281603105.031.png

281603105.032.png

281603105.033.png

281603105.034.png

281603105.035.png

44

Joanna Pinińska

W roku 1976 ukazała się książka pt. „Szczelinowatość masywów skalnych” pod re-

dakcją Jerzego Liszkowskiego oraz Janusza Stochlaka.

W tym zbiorowym wydawnictwie zgromadzono wszechstronnąwiedzę o nie-

ciągłości ośrodków skalnych w ujęciu do dzisiaj niepowtarzalnym. Zawartość pracy

i dobór autorów był wyrazem twórczej myśli Jerzego Liszkowskiego. Książka wpi-

sała się niezwykle trafnie w trend aktywnego rozwoju geotechniki lat 70. i 80.

ubiegłego wieku, określonego przez Hooda i Browna (1999) jako „wiek renesansu”

inżynierii skalnej.

Kamieniem milowym tego okresu było wprowadzenie przez Hoecka opisu

„małych i dużych” nieciągłości w masywie skalnym, odróżnienie cech skały od ze-

społu bloków skalnych i wprowadzenie do ich opisu pojęć zaczerpniętych z geologii

strukturalnej. W konsekwencji narzucona została potrzeba geologiczno-inżynier-

skiej oceny nieciągłego masywu skalnego jako całości, a nie tylko jego litych frag-

mentów.

Ten właśnie wątek jest myślą przewodnią „Szczelinowatości masywów skal-

nych”. Odbicie w polskiej praktyce inżynierskiej znalazł niestety nie od razu. Przez

długie lata nie została w kraju sporządzona formalna i nieformalna kompleksowa

analiza znaczenia nieciągłości w klasyfikacji masywów skalnych. Zwrot nastąpił po

upowszechnieniu przez Kidybińskiego (1982) punktowych klasyfikacji masywu

skalnego (Bieniawski, 1974; Barton, Lien, Lunde, 1974). Pewne elementy znalazły

się normie w PN-86/B-02480, która „grunt skalisty” opisuje jako „grunt rodzimy

lity bądź spękany o nie przesuniętych blokach, lecz niejasności terminologicznych

nie rozwiązano do chwili obecnej (Pinińska, 2000a i b).

Na tym tle mimo szeregu dezaktualizacji metodycznych „Szczelinowatość...”

do dzisiaj pioniersko precyzuje szereg pojęć dotyczących nieciągłości masywu, wy-

tycza wiele nowych kierunków badań, które stały się tematem specjalistycznych

konferencji światowych. Przesłanie autorów, że szczelinowatość jest podsta-

wową cechą strukturalną masywów skalnych , jest obecnie punktem wyjścia po-

prawnego procesu projektowania i pełni czołowąrolę przy podejmowaniu decyzji o

lokalizacji i realizacji obiektu (Bieniawski, 1992). Prezentowany w „Metodologii

projektowania” Bieniawskiego diagram prac (ryc. 1) ewidentnie wskazuje, w jakim

stopniu niekorzystne nieciągłości strukturalne wpływają w dalszym procesie na

poprawną lokalizację obiektu.

Z upływem lat od czasu wydania „Szczelinowatości...” upowszechniono punk-

towe oceny masywu skalnego. Decydującą rolę w tych ocenach odegrały rozpoczęte

w roku 1976 i stale rozwijane oceny szorstkości powierzchni nieciągłości (Bar-

ton, 1976, 1986, 1999). Doskonalone przez jego zespół nowe techniki pomiarowe

(Chryssathakis, Barton, 1990, Makurat i in., 1990) i wskaźnikowe oceny empi-

ryczne wynikające z doświadczeń wielkich tunelowych inwestycji norweskich.

Doprowadziły one do wprowadzenia opisów szorstkości do standardów europej-

skich. Rozwinęły się także systemy ocen właściwości spękanego materiału w stre-

fach uskokowych metodąobrazów cyfrowych (ryc. 2) służące modelowaniu nume-

rycznemu (Kawamoto i in., 1990).

Konstruowane są wariogramy łączące rozstaw spękań, ich odległość, gęstość i

częstotliwość (Villaescusa, Brown, 1990). Pojawiająsię opisy morfologii spękań

Szczelinowatość masywów skalnych po 30 latach...

45

(ryc. 3) oraz anizotropii wytrzymałościowej ich powierzchni (Huang, Dong, 1990;

Clerici, 1990; Gentier, Riss, 1990; Dziedzic, 2004) i ich opisy fraktalne (Domonik,

2004, 2006).

Powstaje również nowa dziedzina geomechaniki służąca modelowaniu prze-

pływów, wymagająca tworzenia złożonych siatek spękań (ryc. 4).

Przełom wieku owocuje modelami konstytutywnymi spękań i próbami mate-

matycznego ujęcia zmiennej szorstkości ich powierzchni, która może zmieniać się

Ryc. 1. Diagram projektowania wyrobiska w skałach (Hoek, Brown, za Bieniawskim 1992)

Fig. 1. Diagram of excavation processing in the rock mass (Hoek, Brown, after Bieniawski

1992)

281603105.036.png

46

Joanna Pinińska

od mikronów do metrów, za pomocąopisów probabilistycznych i fraktalnych (Liu,

1990; Domonik, 2006).

Teoretyczne i laboratoryjne profile powtarzalnych i zanikających powierzchni

szorstkości wprowadzane sądo obliczeń oporów ścinania (Ueng, Chang, 1990)

(ryc. 5).

Zastosowanie tomografii cyfrowej (Brown, 1990) dalej rozszerza możliwości

rejestracji zjawisk stanowiących o oporach poślizgu na powierzchniach nieciąg-

łości i odniesienie ich do klas Bartona (ryc. 6) (Miller i in., 1990; Pinińska, 2004).

W związku z rozwojem budownictwa i górnictwa wielkowymiarowego pojawiła

się również konieczność oceny wpływu nieciągłości masywu na fragmentację skał

przy wybuchach (Ghosh i in., 1990).

Klasyfikacyjne graficzne wzorce oraz wskaźniki Bartona i in. (1974) Q, Bieniaw-

skiego (1974) RMR oraz Laubschera (1984) MRMR sąz biegiem lat dyskutowane i

„ulepszane”. Milne (1990) bada współczynnik szorstkości i wyznacza jego graficz-

ne poprawki, dyskutując z kategoriami szorstkości Bartona jako poprawnej jedynie

dla skał mocnych o lekko szorstkich powierzchniach bez wypełnienienia. Wprowa-

dza również pewne graficzne poprawki do systemu MRMR w skałach suchych.

Ten obecnie tak rozbudowany przez 30 lat zakres ocen nieciągości masywu, w

każdym aspekcie znalazł jednak inicjalny wyraz w „Szczelinowatości masywów

Ryc. 2. Cyfrowy obraz rzeczywistego masywu skalnego przetworzony na model numeryczny

Fig. 2. Digital model of rock mass and its display and material properties (Kawamoto et al.,

1990)

281603105.037.png

Szczelinowatość masywów skalnych po 30 latach...

47

Ryc. 3. Naturalne i wymuszone powierzchnie spękań wg: a) Huang, Dong (1990), b) Domo-

nik (2006)

Fig. 3. Natural and forced surfaces of joints: a) Huang, Dong (1990), b) Domonik (2006)

Ryc. 4. Złożona siatka spękań w celu symulacji

przepływu zależnie od rozwarcia szczelin

(Stratford i in., 1990)

Fig. 4. Complex joints net for simulation of wa-

ter flow due to the discontinuity aperture

(Stratford et al., 1990)

281603105.038.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin