Slope Mass Rating

El Slope Mass Rating o SMR és una classificació geomecánica desenrollada pel professor Dr. Manuel Romana Ruíz en l'any 1985 per a caracterisar talussos excavats en roca.^[1]^[2]^[3] El sistema fa us de l'àmpliament utilisada classificació geomecánica Roc Mass Rating (RMR).^[4]

Definició

Les classificacions geomecánicas consideren una série de paràmetros que condicionen la resistència i deformabilidad del massiç rocós (p. eix. les orientacions de les discontinuïtats, la densitat de fractura, la resistència de la roca intacta), i permeten quantificar la calitat geomecánica d'un aflorament rocós. El SMR és una adaptació de el RMR de Bieniawski per a la seua aplicació a talussos rocosos àmpliament utilisada.^[5]^[6] Les puntuacions de el SMR varien entre 0 i 100, sent 100 la puntuació corresponent a un massiç rocós d'una elevada calitat geomecánica. El terme massiç rocós comprén la roca intacta que ho constituïx i les discontinuïtats que ho afecten.

Càlcul de l'índex SMR

El SMR utilisa els mateixos cinc factors de puntuació que el RMR:

La resistència a compressió simple de la roca intacta,
El Roc Quality Designation (o RQD),
L'espayat de les discontinuïtats,
L'estat de les discontinuïtats (que consta de la suma de cinc sub-paràmetros), i
Les condicions hidràuliques de les discontinuïtats.

El sext paràmetro consistix en un ajust per l'orientació de la discnotinuidad, el qual és especialment important per a evaluar l'estabilitat de talussos rocosos. El SMR proporciona recomanacions quantitatives per a evaluar este índex de correcció a través de quatre paràmetros, tres dependents de les relacions geomètriques entre la discontinuïtat i el talús i una quarta quin dependent del método d'excavació amprat. El SMR va ser originalment definit per a considerar trencaments plans i per bolque. No obstant, Anbalagan et al. varen adaptar la classificació original per a trencaments per falca^[7]

El SMR es calcula per mig de l'expressió:

$S M R = R M R_{b} + F_{1} \cdot F_{2} \cdot F_{3} + F_{4}$

Archiu:SMR adjustment factors.png

Factors d'ajust de el SMR. P: trencament pla; T: trencament per bolque; W: trencament en falca.Modificat de^[8] i^[9]

On:

RMR_b és l'índex RMR bàsic resultant d'aplicar la classificació de Bieniawski.
F₁ depén del paralelisme (A) entre les direccions de les discontinuïtats i del talús. Varia entre 0.15 i 1.0. Adopta el valor de 0.15 quan l'àngul entre el pla de la discontinuïtat i el talús és major de 30° i, per tant, la provabilitat de trencament és molt menuda. No obstant, quan abdós plans són paralels o subparalelos, alcança el valor d'1.0.
F₂ es referix al buzamiento de la discontinuïtat B, sent βj en trencaments plans. El seu valor varia entre 0.15 a 1.0. Val 0.15 quan el buzamiento de la junta és menor que 20° i 1.0 per a buzamientos majors de 45°. Per al trencament per bolque, F₂ pren el valor d'1.0.
F₃ es referix a la relació entre els buzamientos del talús i de les discontinuïtats. Adopta els valors originals proposts per Bieniawski, que són sempre negatius.
F₄ és un factor de correcció que depén del método d'excavació amprat per a l'eixecució del talús.

Modificacions de l'índex SMR

SMR continu

Tomás et al.^[10] varen propondre funcions contínues alternatives per al càlcul dels paràmetros de correcció F₁, F₂ i F₃. Estes funcions proporcionen diferències absolutes màximes en les funcions discretes inferiors a 7 punts, permetent reduir significativament les interpretacions subjectives durant el seu càlcul. Ademés, les funcions per al càlcul dels factors d'ajust de el SMR reduïx les incertituts sobre quina puntuació assignar a valors situats prop dels llímits dels intervals definits en la classificació original discreta.

La funció proposta per al càlcul de F₁ és:

$F_{1} = \frac{16}{25} - \frac{3}{500} \cdot \arctan (\frac{1}{10} \cdot (| A | - 17))$

On el paràmetro A és l'àngul format entre les direccions de la discontinuïtat i del talús per a trencaments planars i vuelcos i l'àngul format entre l'intersecció de les dos discontinuïtats i la direcció de buzamiento del pla per a trencaments per falca. És important tindre en conte que l'operació "Arctangent" està expressada en graus.

$F_{2} = {\begin{matrix} \frac{9}{16} + \frac{1}{195} \cdot \arctan (\frac{17}{100} \cdot B - 5), & para rotura plana y por cuña \\ 1, & para rotura por vuelco \end{matrix}$

On paràmetro B és el buzamiento de la discontinuidad, en graus, per a trencaments plans i el plunge de la llínea d'intersecció per a trencaments per falca. És important tindre en conte que l'operador "arctangent" s'expressa en graus.

$F_{3} = {\begin{matrix} - 30 + \frac{1}{3} \cdot \arctan C, & para rotura plana y por cuña \\ - 13 - \frac{1}{7} \cdot \arctan (C - 120), & para rotura por vuelco \end{matrix}$

On C depén de la relació de buzamientos de la discontinuïtat i del talús (per a vuelcos o trencaments plans) i el buzamiento del talús i l'immersió de llínea de l'immersió per a trencaments per falca. L'operació "Arctangent" està expressades en graus.

SMR gràfic

Alternativament, Tomás et al.^[11] varen propondre un método gràfic basat en l'us de la proyecció estereográfica de les discontinuïtats i del talús per a obtindre els paràmetros de correcció de el SMR (F₁, F₂ i F₃). Este método permet determinar els factors de correcció de forma ràpida i senzilla per a un talús, aixina com en diverses aplicacions pràctiques com a talussos de infraestructures llineals, mineria o trincheres.

Atres modificacions

El SMR ha segut també adaptat a diferents situacions i aplicacions a través de diverses modificacions. Per eixemple la classificació ha segut adaptada a talussos de gran altura, formacions flysch o inclús a talussos constituïts per materials heterogéneus.^[12]^[13]

Anàlisis de sensibilitat de el SMR

Tomás et a el^[14] varen desenrollar un anàlisis de sensibilitat visual 4-D de el SMR usant la metodologia Worlds within Worlds per a explorar, analisar i visualisar les relacions entre els principals paràmetros d'esta classificació geomecánica. L'anàlisis va revelar l'existència de varis casos en els que les relacions geomètriques talús-discontinuïtat no presentaven a penes influencia en l'estabilitat del talús (i.i. F₁×F₂×F₃≃0), i per tant, el SMR pot ser calculat corregint el RMR bàsic únicament en el factor F₄ cometent un error màxim de 9 punts usant la següent expressió:

$S M R = R M R_{b} + F_{4}$

Estos casos en els que l'influència de la geometria del talús i de la discontinuïtat és despreciable (i.i. F₁×F₂×F₃≃0) són:

a) Per a trencament pla

β_s < β_j;
A major que 30° i β_j < 20°

b) Per a trencament per falca

β_s < β_i;
A major que 30° i β_i; < 20 °C) Per a trencament per bolque

β_j < 30°
A major que 30°
β_j+β_s ≤ 120°

A on β_s és l'àngul del talús, β_j és el buzamiento de la discontinuidad, β_i és l'immersió de la llínea d'intersecció entre les dos discontinuïtats de la falca i A és el paralelisme entre la discontinuïtat (o la llínea d'intersecció les dos discontinuïtats per al cas de trencament per la falca) i la direcció de buzamiento del talús.

Archiu:Cases in which the geometry of the discontinuities does not affect the SMR.png

Cases in which the geometry of the discontinuities does not affect the SMR. In these cases, SMR ca be calculated by simply correcting the basic RMR with the factor F₄.^[15]^[16]

Ferramentes per al càlcul de el SMR

El SMR pot ser amprat a través de l'aplicació de còdic obert SMRTool,^[17] la qual permet calcular el SMR a partir de senyes geomecánicos del massiç rocós i l'orientació de les discontinuïtats i del talús. Este programa s'ha usat de forma exitosa per a calcular el SMR usant núvols de punts 3D.^[18]

Archiu:SMR adjustment factors.png

SMRTool és un programa de còdic obert que permet calcular els factors d'ajust de el SMR discret i continu. El software mostra les relacions angulars entre el talús i les discontinuïtats de forma gràfica en la finalitat de facilitar la comprensió d'estos factors.

Referències

↑ Romana M. (1985). New adjustment ratings for application of Bieniawski classification to slopes. Proc. Int. Symp. on the Role of Roc Mechanics: 49-53.
↑ Romana M. (1995). The geomechanical classification SMR for slope correction. Proc. Int. Congress on Roc Mechanics 3: 1085-1092.
↑ «STMR Servici Tecnico de Mecanica de Roques» (en espanyol).
↑ (1989) Engineering Roc Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil, and Petroleum Engineering, John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-60172-2.
↑ R. Tomás; M. Romana; J.B. Serón (2016). Revisió de l'estat actual de la classificació geomecánica Slope Mass Rating (SMR) (2016). Revisió de l'estat actual de la classificació geomecánica Slope Mass Rating (SMR). 10° Simpòsium Nacional Ingenieria Geotécnica. La Corunya, 19-21 Octubre de 2016
↑ Romana, M., Tomás, R., Serón, J.B. (2015). Slope Mass Rating (SMR) geomechanics classification: thirty years review (2015). The 13th ISRM Congress. Quebec, Canada,10-13 de May, 2015. ISBN: 978-1-926872-25-4.Consultat el 25 d'agost de 2018.
↑ Evaluació d'estabilitat de massa de roc que utilisa modificat SMR aproximació.
↑ Romana M. El paper de les classificacions geomecánicas en l'estudi de l'estabilitat de talussos. In: de el IV Simpòsium Nacional sobre talussos i ales inestables, vol. 3; 1997:955–1011.
↑ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Roc mass stability evaluation using modified SMR approach. In: Proceedings of 6th nat symp roc mech, Bangalore, Índia, 1992. p. 258–68
↑ International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.44(7)
1062–1069.ISSN 1365-1609.doi:10.1016/j.ijrmms.2007.02.004.Consultat el 25 d'agost de 2018.
↑ Engineering Geology.124
67–76.ISSN 0013-7952.doi:10.1016/j.enggeo.2011.10.004.Consultat el 25 d'agost de 2018.
↑ Romana, M., Serón, J.B., Montalar, E., SMR Geomechanics classification: Application, experience and validation ISRM 2003–Technology roadmap for roc mechanics, South African Institute of Mining and Metallurgy, 2003.
↑ Romana, M., Tomás, R., Serón, J.B. (2015). Slope Mass Rating (SMR) geomechanics classification: thirty years review. ISRM Congress 2015 Proceedings - International Symposium on Roc Mechanics, Quebec, Canada, May 10 to 13 2015. ISBN 978-1-926872-25-4, 10 pp
↑ International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.53
64–69.doi:10.1016/j.ijrmms.2012.04.002.
↑ OnePetro.Consultat el 2024-06-20.
↑ International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.53
64–69.ISSN 1365-1609.doi:10.1016/j.ijrmms.2012.04.002.Consultat el 2024-06-20.
↑ «SMRTool (MATLAB)».
↑ International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.84
165–176.doi:10.1016/j.ijrmms.2015.12.008.

Este artícul conté una traducció derivada de «Slope Mass Rating» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Romana M. (1985). New adjustment ratings for application of Bieniawski classification to slopes. Proc. Int. Symp. on the Role of Roc Mechanics: 49-53.

[2] Romana M. (1995). The geomechanical classification SMR for slope correction. Proc. Int. Congress on Roc Mechanics 3: 1085-1092.

[3] «STMR Servici Tecnico de Mecanica de Roques» (en espanyol).

[4] (1989) Engineering Roc Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil, and Petroleum Engineering, John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-60172-2.

[5] R. Tomás; M. Romana; J.B. Serón (2016). Revisió de l'estat actual de la classificació geomecánica Slope Mass Rating (SMR) (2016). Revisió de l'estat actual de la classificació geomecánica Slope Mass Rating (SMR). 10° Simpòsium Nacional Ingenieria Geotécnica. La Corunya, 19-21 Octubre de 2016

[6] Romana, M., Tomás, R., Serón, J.B. (2015). Slope Mass Rating (SMR) geomechanics classification: thirty years review (2015). The 13th ISRM Congress. Quebec, Canada,10-13 de May, 2015. ISBN: 978-1-926872-25-4.Consultat el 25 d'agost de 2018.

[7] Evaluació d'estabilitat de massa de roc que utilisa modificat SMR aproximació.

[8] Romana M. El paper de les classificacions geomecánicas en l'estudi de l'estabilitat de talussos. In: de el IV Simpòsium Nacional sobre talussos i ales inestables, vol. 3; 1997:955–1011.

[9] Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Roc mass stability evaluation using modified SMR approach. In: Proceedings of 6th nat symp roc mech, Bangalore, Índia, 1992. p. 258–68

[10] International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.44(7)
1062–1069.ISSN 1365-1609.doi:10.1016/j.ijrmms.2007.02.004.Consultat el 25 d'agost de 2018.

[11] Engineering Geology.124
67–76.ISSN 0013-7952.doi:10.1016/j.enggeo.2011.10.004.Consultat el 25 d'agost de 2018.

[12] Romana, M., Serón, J.B., Montalar, E., SMR Geomechanics classification: Application, experience and validation ISRM 2003–Technology roadmap for roc mechanics, South African Institute of Mining and Metallurgy, 2003.

[13] Romana, M., Tomás, R., Serón, J.B. (2015). Slope Mass Rating (SMR) geomechanics classification: thirty years review. ISRM Congress 2015 Proceedings - International Symposium on Roc Mechanics, Quebec, Canada, May 10 to 13 2015. ISBN 978-1-926872-25-4, 10 pp

[14] International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.53
64–69.doi:10.1016/j.ijrmms.2012.04.002.

[15] OnePetro.Consultat el 2024-06-20.

[16] International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.53
64–69.ISSN 1365-1609.doi:10.1016/j.ijrmms.2012.04.002.Consultat el 2024-06-20.

[17] «SMRTool (MATLAB)».

[18] International Journal of Roc Mechanics and Mining Sciences.84
165–176.doi:10.1016/j.ijrmms.2015.12.008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]