Geotecnica - Carta geologica conca di Roio

LE CLASSIFICAZIONI GEOMECCANICHE

• I sistemi di classificazione si

svilupparono intorno agli anni 50

al fine di combinare la

caratterizzazione della roccia con

le raccomandazioni per i supporti

in galleria

• Early system presentano 1 o 2

parametri mentre i recent system

utilizzano più parametri e sono

stati estesi ad applicazioni in

superficie 28

Rock quality designation (RQD)

• l’RQD,

Deere et al. (1967, 1988, 1989) introdussero

parametro che definisce la qualità della roccia.

• Viene valutato in base alla frequnza dei giunti

• È nato dallo studio delle carote misurando le lunghezze

l’asse

lungo di pezzi senza giunti di lunghezza maggiore

di 10 cm

• Venne considerata una classificazione in quanto Deere

l’

correlò indice in % con i supporti in galleria (1967)

• Adesso è solamente un parametro; importante per altre

classificazioni (BRMR) 29

Classificazione di Bieniawski (BRMR)

• I parametri sono cinque ed ad ognuno di essi viene

assegnato un rating

• La somma dei rating fornisce un valore conosciuto come

BRMR

• Il punteggio finale è compreso tra otto e cento

• Tramite questa classificazione, si può dare un punteggio

in base alle caratteristiche dei joints e alle proprietà della

roccia e sommando questi cinque punteggi si ottiene un

valore che definisce la qualità della roccia 30

Caratteristiche ammasso roccioso

I parametri della BRMR

Il sistema di classificazione, elaborato da Bieniawski nel

1973 e successivamente modificato nel 79, tiene conto

di cinque parametri :

1. Resistenza alla compressione monassiale

2. RQD

3. Spaziatura della famiglia di discontinuità con

spaziatura minima

4. Condizioni delle discontinuità

5. Condizioni idrauliche

Proprietà delle discontinuità 31

La formula

BRMR = Resistenza alla compressione monoassiale +

RQD + spaziatura + condizioni delle discontinuità +

condizioni idrauliche

Condizioni delle discontinuità = somma dei punteggi relativi

l’apertura,

alla persistenza, la scabrezza, il

l’alterazione

riempimento, 32

Resistenza alla compressione monoassiale

(vedi anche da pag. 11-30)

• La resistenza della roccia intatta è un parametro fondamentale in

molte classificazioni e può essere determinata o da prove di

.

laboratorio o da prove in campagna

• Un metodo economico e veloce è la stima secondo le classi di

resistenza secondo il British Standard 1981

• l’uso

I test di campagna secondo il BS 1981 richiedono o della

pressione della mano o di un martello da geologo (peso di circa 1

kg), e dalle conseguenze sulla roccia si determinano sette classi, a

cui corrispondono diverse ampiezze di valori di resistenza della

roccia.

• Utilizzare dati bibliografici (se possibile) e paragonarli con i risultati

di laboratorio o di campagna 33

Resistenza alla compressione monoassiale

secondo (BS 1981)

Metodo valido se non si ha lo sclerometro

“simple means” test

INTACT ROCK

STRENGTH (standard geological hammer of about 1kg)

(IRS)

<1,25 MPa Crumbles in hand

1,25-5 MPa Thin slabs break easily in hand

5-12,5 MPa Thin slabs break by heavy hand pressure

12,5-50 MPa Lumps broken by light hammer blows

50-100 MPa Lumps broken by heavy hammer blows

100-200 MPa Lumps only chip by heavy blows

>200 MPa Rocks ring 34

Il punteggio della resistenza alla compressione

monoassiale

Resistenza compressione

Monoassiale (MPa) >250 100-250 25-50 <25

50-100

Punteggio A 15 12 7 4 2

35

Tabella tratta dal libro di Bieniawski per dare un punteggio più preciso

riguardo la compressione monoassiale 36

RQD

RQD parametro ricavato dai sondaggi.

Si può ricavare se non si ha alcun sondaggio da :

• RQD = 115-3,3* Jv (formula di Palmostrom)

Jv è un parametro adimensionale e corrisponde alla somma del

numero di discontinuità per metro cubo

Il valore Jv corrisponde alla somma del numero di discontinuità per

metro cubo di roccia ed è stato ottenuto facendo tre stendimenti di

cui due perpendicolari tra loro e uno a quarantacinque gradi circa

rispetto agli altri due.

Esempio calcolo Jv : primo stendimento 10 metri con 5 discontinuità;

secondo stendimento lungo 2 metri con 5 discontinuità; terzo

stendimento a 45 gradi lungo 4 metri con 11 discontinuità.

Allora Jv = 5/10 + 5/2 + 11/4 = 0.5 + 2.5 + 2.7 = 5.7 giunti/metrocubo 37

Punteggio del RQD

90-100 75-90 50-75 25-50 <25

RQD (%)

Punteggio B 13 8 3

20 17 38

Tabella tratta dal libro di Bieniawski per dare un punteggio più preciso

riguardo l’RQD 39

Punteggio della spaziatura

> 0.2- 0.06- <0.06

Spaziatura delle discontinuità 0.6-2

2 0.6 0.2

(metri)

Punteggio C 20 15 10 8 3 40

Tabella tratta dal libro di Bieniawski per dare un punteggio più preciso

riguardo la spaziatura 41

Condizioni delle discontinuità (1)

<1 1-3 3-10 10-20 >20

Persistenza (metri) 4 2 0

6 1

Punteggio 42

Condizioni delle discontinuità (2)

0 0.1-1 1-5

<0.1 >5

Apertura (mm) 6 5 1 0

4

Punteggio 43

Condizioni delle discontinuità (3)

Segm. Ond. Ond. Piana Piana.

Scabrezza rug rugosa liscia rugosa levig.

Punteggio 6 5 3 1 0 44

Condizioni delle discontinuità (4)

Riempimento Nessuno Duro e non Duro e Soffice e Soffice e

fine fine non fine fine

Punteggio 6 2 2 0

4 45

Condizioni delle discontinuità (5) Decomposto

Alteraz. Non Poco Abbast. Molto

alterato alterato Alt. alter.

Punteggio 6 5 3 1 0

46

Punteggio delle condizioni idrauliche

Umi

Condizioni Bagnato

Asciutto Gocciolante Fluente

do

idrauliche

Punteggio 15 10 7 4 0

E 47

Determinazione delle classi d’appartenenza

degli ammassi rocciosi a seconda del punteggio

BRMR

Punteggio 100-81 80-61 60-41 40-21 <20

I II III IV V

Classe

Descr. A.R. Molto Buona Discreta Scadente Molto

buona scadente

48

Determinazione dell’angolo d’attrito e della

coesione

• L’indice BRMR viene utilizzato anche per ricavare i

dell’ammasso

parametri di resistenza roccioso (coesione

d’attrito),

e angolo e considerando che essi

dell’ammasso

rappresentano caratteristiche intrinseche

stesso indipendenti quindi da condizioni giaciturali

(immersione e inclinazione) se ne deduce, così come

dall’autore

specificato stesso, che la determinazione di

l’indice

tali parametri va fatta utilizzando BRMR

• Coesione = 5*BRMR (kPa)

• d’attrito

Angolo = BRMR/2 + 5 (gradi) 49

Software Miz 1.0.1

Esistono in commercio software

per il calcolo del punteggio

BRMR, RMR, e Q.

Queste due ultime classificazioni

le vedremo quando faremo le

gallerie.

Software Miz 1.0.1 della Dario

Flacciovio Edizioni

Si inseriscono in un apposita

maschera le caratteristiche

dell’ammasso roccioso e delle

discontinuità e dando l’ok

vengono calcolati il punteggio

BRMR, l’RMR corretto, la

coesione, l’angolo d’attrito e il

punteggio Q tramite formula di

correlazione con l’RMR. 50

Pro e contro della classificazione di

Bieniawski (BRMR)

Vantaggi Svantaggi

• Molto usata; adattabile a • Precisione bassa in quanto

gallerie, fondazioni, le caratteristiche delle

pendii discontinuità non si

• Molto facile, utilizza riferiscono ad una

semplici equazioni

matematiche particolare famiglia ma

• Si determinano coesione bisogna mediare tra tutte le

e angolo d’attrito famiglie.

dell’ammasso tramite

semplici formule

• Punto di partenza per

l’applicazione della SMR 51

Classificazione di Romana (SMR)

• Romana (1985, 1991) estese la classificazione BRMR ai problemi

riguardanti la stabilità dei versanti.

• Mettendo in evidenza che la stabilità dei versanti è governata dal

l’originale

comportamento delle discontinuità e che classificazione

dell’ammasso

BRMR permetteva di classificare la qualità ma non di

d’instabilità

analizzare i vari tipi dovuti alle orientazioni dei joints, egli

introdusse la classificazione SMR (Slope Mass Rating).

• Questo sistema di classificazione modifica il punteggio BRMR

sottraendo dapprima il prodotto dei fattori che analizzano le

l’orientazione

orientazioni delle famiglie di discontinuità e del

versante. Al risultato viene sommato un fattore che tiene conto del

metodo di scavo.

• Analizza lo SCIVOLAMENTO E IL RIBALTAMENTO

• l’orientazione

Il rating per delle famiglie rispetto al versante in roccia

è il prodotto di tre fattori : 52

I fattori

• F1 è il fattore per il parallelismo tra la dip direction del versante e di

una singola famiglia di discontinuità

• all’inclinazione

F2 si riferisce della famiglia di discontinuità e

analizza il dato rispetto al tipo di instabilità (plane failure o toppling

failure)

• F3 mette in relazione l’inclinazione di una singola famiglia di joints

con l’inclinazione del versante

• Il fattore F4 indica se il versante è naturale o artificiale e nel caso

della seconda ipotesi del tipo di scavo.

Quindi SMR = BRMR-(F1*F2*F3)+F4 53

Rating di F1, F2, F3, F4

Legenda

P = plane failure As = slope dip direction Aj = joint dip direction

T = toppling failure Bs = slope dip Bj = joint dip

quindi

P=scivolamento As= immersione del versante Aj= immesione della famiglia x

T= ribaltamento Bs= inclinazione del versante Bj= inclinazione della famiglia x 54

Very

Very Unfavorabl

Case Formula Favorable Fair unfavorab

e

favorable le

P |Aj-As|

Rating Tra 30 e 20 Tra 20 e 10 Tra 10 e 5

di F1, >30 gradi <5 gradi

gradi gradi gradi

F2, –As –

|Aj

T 180|

F3. P e T F1 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

Tra 20 e 30 Tra 30 e 35 Tra 35 e 45

P |Bj| <20 gradi >45 gradi

gradi gradi gradi

P F2 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

1 1 1 1 1

T F2 Tra 10 e 0

–

P Bj Bs >10 gradi 0 gradi

gradi –

0 (-10 < - 10

gradi) gradi

<110 Tra 110 e

T Bj + Bs >120 gradi

gradi 120 gradi 55

P e T F3 0 - 6 - 25 -50 -60

Rating di F4

Natural Smooth Regular Deficient

Presplitti

Method slope blasting blasting blasting

ng

F4 +10 0

+15 +8 -8 56