رده بندی توده شیب (Slope Mass Rating)

رده بندی توده شیب (Slope Mass Rating):
«رده بندی توده شیب» (Slope Mass Rating) یا اصطلاحاً «SMR»، یک روش طبقه بندی توده سنگ برای توصیف مقاومت یک رخنمون یا شیب سنگی است.

این روش توسط «مانوئل رومانا» (Manuel Romana) و بر اساس سیستم طبقه بندی RMR توسعه یافت.

با این تفاوت که در SMR از دستورالعمل هایی برای امتیازدهی به تأثیر جهت گیری درزه های معکوس (درزه های پر شیب) استفاده می شود.

طبقه بندی توده سنگ:
روش های طبقه بندی توده سنگ برای در نظر گرفتن تأثیر عوامل مختلفی نظیر مقاومت سنگ بکر، جهت گیری درزه ها، چگالی ناپیوستگی ها و غیره بر روی مقاومت و تغییر شکل توده سنگ طراحی شده اند و می توانند برای تعیین کیفیت مواد مختلف در حوزه زمین شناسی مورد استفاده قرار گیرند.

محدوده امتیازدهی در این طبقه بندی ها معمولاً بین 0 تا 100 است. امتیاز 100، باکیفیت ترین توده سنگ را نمایش می دهد.

واژه توده سنگ، تأثیر ترکیب سنگ بکر و ناپیوستگی ها بر روی مقاومت کل و رفتار یک محیط سنگی ناپیوسته (درزه دار) را بیان می کند.

اجرای آزمایش های جداگانه برای تعیین خصوصیات مکانیکی سنگ بکر یا درزها کار راحتی به حساب می آید اما توصیف رفتار ماده در هنگام تعامل این دو عامل دشوار است.

به این ترتیب، برای توصیف کیفیت توده سنگ (ترکیب سنگ بکر و درزه)، از روش های تجربی مختلف از جمله RMR و SMR استفاده می شود.

محاسبه شاخص SMR:
در محاسبه شاخص SMR، شش گروه امتیازدهی مورد استفاده قرار می گیرند. پنج گروه اول امتیازدهی مشابه روش RMR است:

• مقاومت تک محوری سنگ بکر.
• شاخص کیفی سنگ (RQD).
• فاصله داری درزه ها.
• وضعیت درزه (جمع پنج زیرمجموعه موجود در این پارامتر).
• وضعیت آب زیرزمینی.

گروه ششم، ضریب تعدیل یا کاهش برای جهت گیری درزه های معکوس است.

این گروه، اهمیت بالایی در ارزیابی کیفیت یک شیب سنگی دارد. برای تعیین امتیازهای این گروه از چهار زیرگروه شامل یک زیرگروه برای در نظر گرفتن روش حفاری شیب و سه زیرگروه دیگر برای توصیف هندسه شیب سنگی و دسته درزها استفاده می شود.

SMR، حالت های شکست واژگونی و لغزش صفحه ای را نشان می دهد اما حالت شکست گوه ای (لغزش بر روی چندین صفحه درزه) را در نظر نمی گیرد.

اگرچه، «آنبالاگان و همکاران» (.Anbalagan et al) با اقتباس از روش اصلی، حالت شکست گوه ای را به رده بندی توده شیب اضافه کردند.

رده بندی نهایی SMR با میانگین گیری از عبارت زیر به دست می آید:

RMRb: شاخص RMR است که از طبقه بندی توده سنگ بینیاوسکی بدون اعمال ضرایب تعدیل به دست می آید (پنج پارامتر اول).

F1: این ضریب به زاویه بین ناپیوستگی در حالت شکست صفحه ای (αj) یا زاویه بین خطوط تقاطع در حالت شکست گوه ای (αi) و زاویه شیب (αs) بستگی دارد.

F2: این ضریب به شیب ناپیوستگی (βj) در حالت شکست صفحه ای یا شیب تقاطع درزه ها (βi) در حالت شکست گوه ای بستگی دارد و مقدار آن در حالت شکست واژگونی برابر با 1 است. ضریب F2 به احتمال مقاومت برشی ناپیوستگی مربوط می شود.

F3: این ضریب به رابطه بین زاویه شیب (βs) و زاویه ناپیوستگی (βj) در حالت شکست صفحه ای یا واژگونی یا زاویه خط تقاطع (βi) در حالت شکست گوه ای بستگی دارد. F3، همانند ضرایب تعدیل بینیاوسکی (0 تا 60-) برای بیان احتمال وجود رخنمون بر روی سطح شیب در شکست صفحه ای و گوه ای است.

F4: این ضریب برای تصحیح SMR است و به روش حفاری مورد استفاده بستگی دارد.

به منظور محاسبه عبارت اول (RMRb) رابطه تعیین شاخص SMR می توانید از امتیاز پنج پارامتر اول در مقاله «محاسبه رده بندی توده سنگ» کمک بگیرید.

برای امتیازدهی به هر یک از ضرایب بالا نیز از جداول زیر استفاده کنید:

دیگر روش های محاسبه شاخص SMR:
شاخص SMR از طریق نرم افزار «SMRTool» نیز قابل محاسبه است.

در این نرم افزار، محاسبه این شاخص با استفاده از داده های ژئومکانیکی توده سنگ و جهت گیری شیب و ناپیوستگی ها صورت می گیرد.

SMRTool برای محاسبه شاخص SMR از روش «ابرِ نقاط» (Cloud of Points) استفاده می کند. این نرم افزار برای فراهم کردن درک بهتر از مقادیر هر ضریب، رابطه تصویری بین شیب و ناپیوستگی را نیز نمایش می دهد.

علاوه بر استفاده از نرم افزار، برخی از محققین برای تعیین شاخص SMR و حساسیت شیب های سنگی به شکست، استفاده از «سیستم اطلاعات جغرافیایی» (Geographical Information System) یا اصطلاحاً «GIS» را پیشنهاد می کنند.