CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KĨ THUẬT
2.6. Phân loại chất lượng khối đá xung quanh đường lò và lựa chọn kết cấu chống theo các chỉ tiêu phân loại khối đá
2.6.2. Phương pháp phân loại khối đá theo Bieniawski-phương pháp RMR
Phương pháp này còn được gọi là hệ thống phân loại địa cơ học, vì trong đó có xét đến các tham số cơ học đặc trưng của khối đá. Để đánh giá chất lượng khối đá theo phương pháp này cần tiến hành đo đạc, khảo sát thực tế, theo dõi tại công trình, đường lò. Chỉ số đánh giá chất lượng khối đá theo phương pháp này (RMR) được xác định theo các tham số thực nghiệm sau:
RMR = Rσn + RRQD + RC + Rj + RW + RP. Trong đó:
- Rσn: Lượng điểm tiêu chuẩn theo độ bền nén đơn trục của đá.
Độ bền nén đơn trục của đá (σn) được xác định trong phòng thí nghiệm. Có thể xác định giá trị này bằng búa Schmidt tại hiện trường theo công thức thực nghiệm: σn = e(0,818+0,059.r), MPa.
Trong đó:
r : Độ nẩy trên búa Schmidt.
Lượng điểm tiêu chuẩn được lựa chọn theo độ bền nén đơn trục thể hiện trong bảng sau.
Bảng 2.11: Bảng xác định lượng điểm tiêu chuẩn theo độ bền nén đơn trục của đất đá
TT Đặc điểm độ cứng của đá
Độ bền nén đơn trục σn
(MPa)
Mô tả đặc điểm đá
Giá trị Rσn
1 Đặc biệt cứng >250 Vỡ do đập búa mạnh liên
tục 15
2 Rất cứng 250 ÷ 100 Búa đập vỡ, mảnh còn tươi 12 3 Cứng 100 ÷ 50 Đá bị vỡ do đập búa địa
chất, đập nhẹ 7
4 Cứng trung bình 50 ÷ 25 Dao vạch có vết sâu, bề mặt
bị xước 4
5 Yếu 25 ÷ 5 Dao không cắt được nhưng
ép bị vỡ 2
6 Rất yếu 5 ÷ 1 Dùng dao không cắt được 1
7 Đặc biệt yếu < 1 Dùng dao bẻ được 0
+ XV7-:-9 mức -50, bán xuyên V5 trong đá -50 T.V-:-F305, XV-50 I.B: đào qua lớp đá bột kết và cát kết có cường độ kháng nén đơn trục trung bình n= 45-:- 65MPa → Chọn Rn= 5;
- RRQD: Lượng điểm tiêu chuẩn theo chất lượng khối đá của Deere thể hiện trong bảng 2.12 sau:
Bảng 2.12: Bảng xác định lượng điểm chuẩn theo RQD
TT Giá trị RQD (%) Giá trị RRQD
1 90 ÷ 100 20
2 75 ÷ 90 17
3 50 ÷ 75 13
4 25 ÷ 50 8
5 0 ÷ 25 3
+ XV7-:-9 mức -50, bán xuyên V5 trong đá -50 T.V-:-F305, XV-50 I.B: đào qua lớp đá bột kết và cát kết có RQD=55-:-62% → Chọn RRQD= 10.
- RC: Lượng điểm tiêu chuẩn theo khoảng cách giữa các khe nứt cùng hệ. Tại điểm khảo sát phải xác định khoảng cách lớn nhất, nhỏ nhất, khoảng cách trung bình của tất cả các hệ khe nứt trong khối đá. Giá trị trung bình được chọn làm cơ sở để xác định lượng điểm tiêu chuẩn của khối đá. Lượng điểm tiêu chuẩn theo khoảng cách giữa các khe nứt cùng hệ xem bảng 2.13.
Bảng 2.13: Bảng xác định lượng điểm chuẩn theo khoảng cách giữa các khe nứt
TT Khoảng cách giữa các khe nứt cùng hệ, S (cm) Giá trị Rc
1 > 300 30
2 300 ÷ 100 25
3 100 ÷ 30 20
4 30 ÷ 5 10
5 < 5 5
- RJ: Lượng điểm tiêu chuẩn theo đặc điểm nứt nẻ:
Bảng 2.14: Bảng xác định lượng điểm chuẩn theo đặc điểm nứt nẻ
TT Đặc điểm khe nứt Giá trị Rj
1 Mặt khe nứt nhám, gồ ghề, không liên tục, mặt tiếp xúc cứng,
thuộc loại khe nứt khép. 25
2 Mặt khe nứt ít gồ ghề hơn, mặt tiếp xúc cứng, thuộc loại khe
nứt khép có độ mở <1mm. 20
3 Mặt khe nứt ít nhám, trơn, mặt tiếp xúc mềm, thuộc loại khe
nứt khép có độ mở <1mm. 12
4 Mặt khe nứt láng bóng, nhẵn, phẳng, chất lấp nhét trong khe
nứt nhỏ hơn 5mm, thuộc loại khe nứt mở với độ mở 1 - 5mm. 6
TT Đặc điểm khe nứt Giá trị Rj
5 Chất lấp nhét mềm và dày hơn 5mm, mặt khe nứt láng bóng,
uốn lượn trơn, dễ tự trượt, thuộc loại khe nứt mở rộng. 0 + XV7-:-9 mức -50, bán xuyên V5 trong đá -50 T.V-:-F305, XV-50 I.B: Mặt khe nứt tại đoạn lò đào qua lớp đá cát ít gồ ghề hơn, mặt tiếp xúc cứng, thuộc loại khe nứt khép có độ mở <1mm vì vậy chọn RJ=18.
- RW: Lượng điểm tiêu chuẩn theo ảnh hưởng của nước ngầm đối với khối đá. Để xác định lượng điểm tiêu chuẩn này, cần mô tả tỉ mỉ đặc điểm của nước như: màu sắc mùi vị, phân tích tính ăn mòn, mức độ khô ráo, ẩm ướt, sũng nước hay chảy thành dòng. Những vị trí có nước chảy thành dòng cần các định lưu lượng dòng chảy.
Từ các kết quả khảo sát, đánh giá ở trên, xác định được lượng điểm tiêu chuẩn theo yếu tố ảnh hưởng của nước ngầm đối với khối đá thể hiện trong bảng 2.15.
Bảng 2.15: Bảng xác định lượng điểm tiêu chuẩn theo yếu tố ảnh hưởng của nước ngầm
TT Lưu lượng nước chảy
(l/phút) Đặc điểm chứa nước Giá trị Rw
1 0 Khô ráo 15
2 0 ÷ 10 ẩm 10
3 10 ÷ 25 Ướt 7
4 25 ÷ 125 Nước nhỏ giọt 4
5 > 125 Nước chảy thành dòng 0
Gương lò có đặc điểm ẩm, không có nước nhỏ giọt nên chọn RW=10;
- RP: Lượng điểm tiêu chuẩn theo sự ảnh hưởng của phương khe nứt đối với trục đường lò. Để xác định lượng điểm tiêu chuẩn này, cần biết được: Hướng đào lò từ trụ sang vách (lò đào thuận) hay đào hướng ngược lại (lò đào nghịch); phương vị của đường hướng dốc và góc dốc của các hệ khe nứt lớn (α, β); phương vị của đường hướng dốc và góc dốc của các hệ khe có hướng và vô hướng.
Từ các kết quả khảo sát, đánh giá ở trên, xác định được lượng điểm tiêu chuẩn theo ảnh hưởng của phương khe nứt đối với trục đường lò thể hiện trong bảng 2.16.
Bảng 2.16: Bảng xác định lượng điểm tiêu chuẩn theo yếu tố ảnh hưởng của phương khe nứt
Phương khe nứt⊥trục lò (lò xuyên vỉa) Phương khe nứt // trục lò Lò đào thuận Lò đào ngược
Hướng đào lò và góc khe
β=
450÷90
0
β=
200÷450
β=
450÷900
β=
200 ÷ 450
β=
450 ÷ 900
β=
200 ÷ 450
Giá trị Rp 0 -2 0 -10 -12 -5
+ Với góc nghiêng của khe nứt β= 20-:-45 độ, chọn RP= -10
Tổng hợp lượng điểm của các tham số trên sẽ xác định được lượng điểm tiêu chuẩn RMR:
+ XV7-:-9 mức -50, bán xuyên V5 trong đá -50 T.V-:-F305, XV-50 I.B: RMR
= 5+8+20+18+10-10=51
Tổng hợp lượng điểm của các tham số trên, xác định được chỉ tiêu RMR. Trên cơ sở đó, có thể đánh giá, phân loại chất lượng khối đá theo chỉ tiêu RMR thể hiện trong bảng 2.17 dưới đây.
Bảng 2.17: Bảng phân loại chất lượng khối đá theo chỉ tiêu RMR Giá trị RMR Chất lượng khối đá Cấp phân loại
100 ÷ 80 Rất tốt I
80 ÷ 61 Tốt II
60 ÷41 Trung bình III
40- 21 Xấu IV
< 20 Rất xấu V
Theo bảng 2.17 cho thấy giá trị RMR=53-:-55 thuộc nhóm III (chất lượng khối đá thuộc loại trung bình).
- Theo Cummings & Kendorski năm 1982, từ biểu đồ trên hình 4.2 ta có thể xác định được các loại kết cấu chống tương ứng với giá trị RMR đã tính toán được như sau: XV7-:-9 mức -50
có thể lựa chọn kết cấu chống giữ ở vùng (5) tức là "Neo dày trung bình với bê tông phun" hoặc vùng (4) tức là “Neo dày, bê tông phun với lưới thép”.
Hình 2.18. Sơ đồ lựa chọn kết cấu chống theo Cummings & Kendorski 1982