22
~ 1 ~ UNTZ T{Åxà `x&tÇÉä|v T{Åxà `x&tÇÉä|v T{Åxà `x&tÇÉä|v T{Åxà `x&tÇÉä|v RGGF 2009/10 Mehanika stijena ISPITNA PITANJA 1.STRUKTURNA SVOJSTVA STIJENSKIH MASA 1.1.Homogenost,heterogenost,anizotropija stijenske mase? Pod homogenim tijelom podrayumijeva se ono tijelo ,fizičko,tehničko ili geološko koje je u svim svojim dijelovima sagrađeno na isti način ,odnosno kod koga su fizičke osobine u svakoj tački jednake.U protivnom tijelo se naziva nehomogenim ili heterogenim. Heterogenost ili nehomogenost stijenske mase podrazumijeva da su svojstva ili karakteristike materijala koji grade stijensku masu,različite unutar posmatranog volumena stijenske mase.Heterogenost može da se odnosi i na naponsko stanje,koje može da varira zavisno od svojstava i vrste materijala koji grade stijensku masu. Anizotropija podrazumijeva da fizička svojstva stijenske mase,variraju od tačke do tačke posmatrana unutar stijenske mase,i da su ta svojstva u različitim pravcima posmatranja različita. 1.2.Diskontinualnost-ispucalost? Ispucalost ili diskontinualnost stijenske mase je osnovno fizičko strukturno svojstvo stijene i stijenske mase u mehaničkom smislu.Pod pojmom diskontinuitet podrazumijevaju se slojne povšine,rasjedi,pukotine i sve površine na kojima je čvrstoća znatno reducirana s obzirom na monolitne komade te iste stijene i po kojoj povšini može doći do smicanja stijenske mase.Stijenska masa se u opštem slučaju može promatrati kao čvsto tijelo

Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 1 ~

UNTZ T{Åxà `x&tÇÉä|vT{Åxà `x&tÇÉä|vT{Åxà `x&tÇÉä|vT{Åxà `x&tÇÉä|v

RGGF 2009/10

Mehanika stijena

ISPITNA PITANJA

1.STRUKTURNA SVOJSTVA STIJENSKIH MASA

1.1.Homogenost,heterogenost,anizotropija stijenske mase?

Pod homogenim tijelom podrayumijeva se ono tijelo ,fizičko,tehničko ili geološko koje je u svim svojim dijelovima sagrađeno na isti način ,odnosno kod koga su fizičke osobine u svakoj tački jednake.U protivnom tijelo se naziva nehomogenim ili heterogenim.

Heterogenost ili nehomogenost stijenske mase podrazumijeva da su svojstva ili karakteristike materijala koji grade stijensku masu,različite unutar posmatranog volumena stijenske mase.Heterogenost može da se odnosi i na naponsko stanje,koje može da varira zavisno od svojstava i vrste materijala koji grade stijensku masu.

Anizotropija podrazumijeva da fizička svojstva stijenske mase,variraju od tačke do tačke posmatrana unutar stijenske mase,i da su ta svojstva u različitim pravcima posmatranja različita.

1.2.Diskontinualnost-ispucalost?

Ispucalost ili diskontinualnost stijenske mase je osnovno fizičko strukturno svojstvo stijene i stijenske mase u mehaničkom smislu.Pod pojmom diskontinuitet podrazumijevaju se slojne povšine,rasjedi,pukotine i sve površine na kojima je čvrstoća znatno reducirana s obzirom na monolitne komade te iste stijene i po kojoj povšini može doći do smicanja stijenske mase.Stijenska masa se u opštem slučaju može promatrati kao čvsto tijelo

Page 2: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 2 ~

izdijeljeno jednom ili više pukotina (kontinualnih ili diskontinualnih) koji čine pukotinski sistem.

1.3.Pukotine i pukotinski sistemi?

Stijenska masa se u opštem slučaju može promatrati kao čvsto tijelo izdijeljeno jednom ili više pukotina (kontinualnih ili diskontinualnih) koji čine pukotinski sistem.Jednu fameliju pukotina čini skup međusobno paralelnih pukotina najčešće istog genetskog porijekla i sličnih karakteristika.Dvije famelije pukotina mogu se međusobno razlikovati po svojim karakteristikama,porijeklu i nastanku.Dvije ili više pukotina čine Pukotinski sklop stijenske mase.

1.4.Postanak diskontinuiteta?

Genetske karakteristike pukotina su najvažnije sa gledišta strutoloških ispitivanja pukotinskog sklopa.Sa gledišta geotehničkih istraživanja genetske karakteristike se izučavaju u cilju uspješnije prognoze drugih bitnih svojstava pukotina i eksplatacije rezultata detaljnih ispitivanja na području koja nisu zahvaćena ispitivanjem.Pukotine se po genetskom tipu mogu podijeliti na nekoliktipova koji se opet prema tipu dijele na klase.Pored navedenih podjela moguće su i druge podjele s tim da je data podjela edukativna i ima zadatak da prikaže mogućnosti nastanka pukotina:

1. Pukotine primarne djeljivosti ili dijagenetske pukotine 2. Tektonske pukotine 3. Pukotine nastale oslobađanjem napona 4. Pukotine nastale kao posljedive raspadanja stijenske mase

1.5.Položaj i orijentacija u prostoru?

Položaj u prostoru za pukotinu definiše se kotama i koordinatama duž pukotine koja se istražuje.Definisanje pukotine na karti može se izvesti sa dvije ili više tačaka,mjerenjem rasojanja između pukotina definiše se famelija pukotina.Položaj u prostoru može biti određen u odnosu na postojeću kosinu,određene etaže kamenoloma,u odnosu na ulazni portal

Page 3: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 3 ~

tunela,zid podzemne hale,mjesto duž osa tunela,zid iskopa temeljne jame idr.Skice u razmjeri sadrže pukotine sa svim elementima postojanosti.

Orijentacija pukotine se definiše njenim elementima pada,tj. azimutom pada i padnim uglom.Za vertikalne pukotine orijentacija se definiše azimutom pružanja.Statičkom obradom pomoću Šmitovog dijagrama dobije se orijentacija svake od postojećih famelija pukotina u odnosu na radnu površinu etaže površinskog kopa

1.6.Razmak,zijev,postojanost i karakter ispune diskontinuiteta,veličina

blokova?

Razmak ili rastojanje pukotina ili susjednih diskontinuiteta uglavnom kontroliše veličinu individualnib blokova intaktne stijene.Nekoliko famelija diskontinuiteta na malom međusobnom rastojanju stvaraju uslove male kohezije.Na suprot tome,veliki blokovi koji ograničavaju diskontinuiteti na većem međusobnom rastojanju pokazuju efekte „zabravljenja“ ili zglobljenosti što daje privid postojanja kohezivne veze.Međusobno rastojanje diskontinuiteta diktira oblik loma stijenske mase i daje mogućnost translatornog pomijeranja do kružnog loma i tečenja stijenskog materijala,takođe međusobno rastojanje ima značajnu ulogu kod razmatranja vodopropusnosti a samim tim i injektiranja i konsolidacija stijenske mase.Međusobno rastojanje diskontinuiteta (pukotina) mjeri se metrom na dužini od min. 3m ako je moguće a izražava se na metar dužine kao jedinična mjera.U slučaju nepristupačnosti za mjerenje se koriste seizmička refleksija i refrakcija,kao i odnos broja diskontinuiteta prema brzini seizmičkih talasa,takođe rastojanje diskontinuiteta je moguće odrediti i na nabušenom jezgru stijene,bušotinskom kamerom i dr.

Postojanost pukotina podrazumijeva prostiranje i veličinu diskontinuiteta unutar jedne ravnine koja može biti čelo radilišta tunela,njegov blok,ulazni portal,kosina,zid temeljne jame,dno temeljne jame idr.Postojanost je važan parametar koji se teško može kvantificirati unutar jedne ograničene uone posmatranja.

Page 4: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 4 ~

Otvor ili zijev diskontinuiteta je okomito rastojanje koje odvaja susjedne zidove otvorenog diskontinuiteta,pri čemu je međuprostor ispunjen primarnim ili sekundarnim materijalom,vodom ili je prazan.Veličina otvora ili zijeva može biti veoma različita,od milimetarskih veličina do metra.Ukoliko je bilo kretanju duž diskontinuiteta tada su povšine glatke a na površinama se zapažaju i tragovi krteanja koje nazivamo strije.Otvor ili zijev je važan element kod istraživanja otpornosti na smicanje duž diskontinuiteta,važan je kod opita vodopropustivosti stijene,utiskivanja materijala za konsolidaciju u cilju stvaranja homogene stijene i povećavanja otpornosti na smicanje,pritiska vode u pukotinama,dotoka i oticanja vode i gasa.Mjeri se na otvorenim površinama,kod nabušenog jezgra,snimanje kamerom zidova bušotine idr..

Ispuna je izraz koji označava materijal koji razdvaja susjedne zidove stijenki diskontinuiteta u stijenskoj masi.Okomito rastojanje između susjednih zidova stijenke diskontinuiteta naziva se širinom ispune diskontinuiteta.Glinovita ispuna se ispituje po principu mehanke tla.Ispituje se porijeklo ispune,stepen povezanosti čestica,njihova veličina,prekonsolidacija,škriljavost ,sekundarna kristalizacija idr,Važno je odrediti dali je materijal ispune nastao primarnim raspadanjem stijenske mase(alternacijom ili dezintegracijom) ili je sekundarno istaložen iz vode koja je strujala duž diskontinuiteta.Bitna je takođe i debljina ispune:što je veća debljina ispune to je manji uticaj zatalasanosti stijene na otporna svojstva.Ispitivanje materijala ispune se izvodi istim metodama kao i ispitivanje čvrstoće zidova pukotina.

Dimenzije blokova u stijenskoj masi determinirane su brojem famelija pukotina,razmakom i postojanošću diskontinuiteta koji ograničavaju blok.Ispucalost u stijenama najčešće pravi blokove nepravilnog oblika osim ako u razdvajanju blokova ne učestvuju ravni slojevitosti kao diskontinuiteti koji uz pukotine ograničavaju blok.Veličina bloka i orijentacija ravnina duž koji je moguće pomijeranje blokova sa stanjem duž diskontinuiteta determiniraju mehaničko ponašanje stijenske mase pri datom naponskom stanju.avaeliki blokovi u stijenskoj masi omogućavaju veću deformabilnost stijene i povoljniji su za zasvođavanje jer su bolje zabravljeni ilizglobljeni,osim u slučaju nepovoljne orijentacije diskontinuiteta u odnosu

Page 5: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 5 ~

na slobodnu površinu.Manji blokovi daju veću mogućnost pokretanja stijenske mase ispadanja ili osipanja.Veličina blokova se određuje na mjerenjem na otvorenim površinama čela radilišta,zasjeka i u svim dostupnim dijelovima povrinski ili zapreminski za stijensku masu.Veličina bloka se može odrediti i iz tzv. Zapreminskog (volumenskog)broja pukotina.

1.7.Čvrstoća ispune,čvrstoća blokova,filtracija,hrapavost?

Čvrstoća ispune se ispituje istim metodama kao i ispitivanje čvrstoće zidova pukotina.

Filtracija ili proticanje vode odvija se kroz diskontinuitete koji međusobno komuniciraju što stvara tzv. Sekundarnu vodopropusnost u odnosu na vodopropusnost kroz pore materijala koju nazivamo primarnom vodopropušnošću.

Hrapavost zidova pukotina je veoma važna jer utiče na otporna svojstva u uslovima smicanja duž ravnina pukotina.Uz hrapavost zidova pukotina se uključuje u smicanje i materijal ispune koji se nalazi kao primarni ili sekundarni u zijevu pukotine.Hrapavost se može opisati i kao talasalost ili zatalasanost,valovitost pukotina.Veličina talasa utiče na moguća pomijeranja blokova sa učešćem ili na čvrstoće stijene na pomijeranje blokova duž pukotina.

2.FIZIČKA I MEHANIČKA SVOJSTVA STIJENSKE MASE

2.1.Zapreminska masa,specifična masa,poroznost?

Zapreminska masa stijena je masa jedinične zapremine uzorka stijene zajedno sa porama ispunjenim vazduhom ili vodom u njenom prirodnom stanju vlažnosti:

Page 6: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 6 ~

-zapreminska masa stijene u prirodnom stanju

m-masa uzorka stijene V-zapremina uzorka zajedno sa porama

Zapreminska masa zavisi od mineralnog sastava tj. Specifične mase minerala,poroznosti i vlažnosti,određuje se labaratoriski na uzorcima pravilnog ili prizmatičnog oblika,osrednjavanjem rezultata za najmanje tri probna uzorka.Na nepravilnim oblicima zapremina se određuje mjerenjem istisnute zapremine tečnosti pomoću volunometra.

Specifična masa predstavlja masu jedinice zapremine apsolutnog suhog tijela,i data je izrazom:

-specifična masa stijene u prirodnom stanju

m-masa suhog uzorka stijene V-zapremina suhog uzorka

Poroznost je jedna od važnih strukturno-teksturnih osobina stijena.Definiše se odnosom ukupne zapremine pora i šupljina prema jedinici zapremine stijene.Prema vremenu nastanka može biti primarna (singenetska) i sekundarna (epigenetska)Primarna nastaje u procesu nastanka stijene ,dok sekundarna nastaje kao rezultat djelovanja endogenih i egzogenih faktora na već formiranu stijenu:

n=Vp/V

n-poroznost (%) Vp-zapremina pora (m3) V-zapremina suhe mineralne mase (m3)

2.2.Vodopropusnost stijenske mase,vlažnost stijene i upijanje vlage?

Page 7: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 7 ~

Vodopropusnost stijena je njihovo svojstvo da kroz da roz agregate svojih pora omoguće kretanje vode.Ona zavisi od veličine pora ,njihove povezanosti,mjerodavnih prečnika te od pritiska i fizičkih svojstava vode.Stijene sa superkapilanim porama koje lako propuštaju vodu kroz agregate svojih pora nazivaju se vodopropusnim stijenama.Nasuprot njima stijene koje u sebi kapilarne i subkapilarne ili superkapilarne ali izolovane pore u kojima nema slobodnog kretanja vode nazivaju se vodonepropusnim stijenamaVodopropustivost stijena ispituje se labaratoriskim i terenskim metodama.Određivanje labaratoriskim metodama ispituje se ispitivanjem brzine prolaska vode kroz uzorak stijene.

Prirodna vlažnost (majdanska vlažnost) je vlažnost koju stijena sadrži u pirodnom stanju tj. Terenu.Ona predstavlja odnos težine vode koja ispunjava pore i težine suhe stijene nakon sušenja na temperaturi 105 C.

W=Ww-Ws/Ws

W-vlažnost (%) Ww-masa prirodnog vlažnog uzorka Ws-masa suhog uzorka

Upijanje vode je sposobnost stijena da potopljena u vodu primi i zadriži određenu količinu vode.Upijanje vode zavisi od poroznosti stijena i to prebashodno od veličine pora.

W=Wz-W0/W0*100%

Wz-masa suhog uzorka W0-masa potopljenog uzorka

2.3.Čvrstoća stijene (uopšte),jednosna i troosna čvrstoća na pritisak,kohezija i ugao unutrašnjeg trenja?

Čvrstoću definišemo kao otpornost materijala primijenjenim silama koje definišu taj matrijal i dovode ga do loma.U običajnoj inženjersoj praksi čvrstoću uzimamo kao djelovanje sile na jedinicu površine u trenutku loma stijene.

Page 8: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 8 ~

Jednoosna čvrstoća na pritisak prestavlja najjednostavniji opit čvrstoće stijenskog materijala.Koristi se za izučavanje mehaničkih svojstava stijena, tako da se uzorci valjkaste,cilindrične ili kubne forme opterećuju sve do loma.Jednoosna čvrstoća na pritisak određuje se iz izraza σ=F/A gdje je σ-napon u trenutku loma (Mpa ili N/m2),F-sila u trenutku loma,A-površina poprečnog presjeka uzorka okomita na pravac djelovanja opterećenja (cm2).Odnosi ose uzorka,duž koje se vrši opterećenje i prečnika cilindra ili stranica prizme uzorka ,treba da bude h/d>2

Troosna čvrstoća na pritisak određuje se na uzorcima istog oblika kao i kod jednoosne čvrstoće,stim da se opterećenje na uzorak nanosi i na bočne površine.Takvo opterećenje će djelovati kao σ3 koga nazivamo minimalni glavni napon dok je σ1 napon koji dovodi do loma uzorka nazvan maximalni glavni napon.Odnosi normalnog i smičućeg napona na ravnini loma u stijenskom materijalu daju se jednačinom

Kohezija stijenskog materijala c (Mpa ili kN/m2) predstavlja vezu koja drži čestice ili mineralna zrna jedno uz drugo.Određivanje kohezije stijenskog materijala izvodi se indirektno što predstavlja jedan od najneizvjesnijuh parametara u mehanici stijena.U stručnoj literaturi kohezija se označava sa „c“ i predstavlja odsječak graničnog stanja na osi smičućeg napona

Ugao unutrašnjeg trenja: Ploha posmičnog sloma na slici zatvara s ravninom glavnih naprezanja kut β. Isti kut zatvaraju i os najvećeg glavnog naprezanja σ1 i naprezanje okomito na plohu sloma σn. Ovdje se kut β koristi za označavanje kuta između najvećeg glavnog naprezanja i normalnog naprezanja.

Page 9: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 9 ~

Kriterij planarnog sloma uveo je Coulomb. Ovaj kriterij predstavlja linearni odnos u kojemu su sadržani posmično naprezanje koje je za vrijeme sloma djelovalo po plohi sloma, τf, kohezija materijala, c, i konstanta tanφ, pomnožena normalnim naprezanjem, σn, prema sljedećoj jednadžbi: τf = c + σn tanφ Izraz σn tanφ je koeficijent unutarnjeg trenja materijala; kut φ je kut unutarnjeg trenja. 2.4.Čvrstoća na zatezanje,savijanje i smicanje?

Čvrstoća na zatezanje definiše se kao maksimalno naprezanje na zatezanje koje materijal može da izdrži prije loma.Maksimalni zatezni napon predstavlja čvrstoću na zatezanje.Čvrstoća na zaezanje je važna u mehanici stijena jer se zatezni naponi mogu javiti u dijelovima napregnute stijenske mase kod tunela,podzemnih prostorija,komora,stubova i kosina.Čvrstoća na zatezanje je 10 do 30 puta manja od čvrstoće na pritisak iste stijene.Dijagram napona-deformacija u ovom opitu najčešće je u domeni elastičnog ponašanja stijene..Izračunavanje čvrstoće se izvodi na i sti način kao i čvrstoća na pristisak: Uzorak cilindrinog

oblika stijenskog materijala sa ili bez poravnatih površina krajeva presjeka podvrgava se opterećenju po izvodnici sve do loma.Dužina izvodnice (l) preporučuje se da je ne manja od prečnika uzorka (d).

Čvrstoća na savijanje stijenskog materijala rijetko se ispituje u labaratoriji jer se u uslovima svih inženjerskih radova u stijeni rijetko događaju uslovi savijanja slojeva stijenskog materijala.Čvrstoća na savijanjase najčešće ispituje za arhitektonske ukrasne stijenske materijale koje se koriste kao ploče za oblaganje,grede, stepeništa idr..Prizmatični uzorci oslonjeni na dva oslonca ,savijaju se opterećenjem na sredini raspona između oslonaca sve dok ne dođe do loma uzorka Čvrstoća na savijanje se ispituje

Čvrstoća na smicanje kao : gdje je M -moment savijanja,I-

centralni moment inercije za specifični presjek uzorka koji se ispituje,crastojanje do neutralne osiStandardna ispitivanja na uzorcima

Page 10: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 10 ~

stijenskog materijala izvode se na prizmatičnim uzorcima dimenzija a*b*c=4*4*16

stijenskog materijala predstavlja otpor koji stijena pruža

djelovanju smičućeg napona u procesu razvoja smičućih deformacija

sve do trenutka loma.Smicanje stijene u principu se može vršiti: 1.Duž ravnine koja se formira u stijenskom materijalu pšod djelovanjem smičućeg napona i koja ide kroz sam stijenski materijal 2.Duž ravnine koja postoji u stijenskom materijalu kao diskontinuitet sa svim karakteristikama koje ima taj diskontinuitet

2.5.Naponsko deformacijske osobine stijene (modul

elastičnosti,Poiss.koeficijent,deformacije)

Različite kombinacije deformacija i naprezanja, koja su ih prouzročila, čine konstante ili module kojima se karakteriziraju elastično-deformacijski odgovori materijala na primijenjena naprezanja. Budući da one nisu konstante za različita stanja naprezanja, bolje ih je nazivati modulima. Youngov modul elastičnosti ili modul elastičnosti definira elastičnu normalnu deformaciju tijela sljedećim odnosnom: E=σn/ε Bočna deformacija koja se događa prilikom aksijalne kontrakcije ili produljenja iskazuje se bezdimenzionalnim Poissonovim koeficijentom, prema izrazu:

ν=∆l/∆d

2.6.In-situ mjerenja čvrstoće i deformabilnost stijenske mase?

Opit čvrstoće na pritisak izvodi se u in-situ uslovima tako što se najčešće formira stub kvadratnog oblika i željene širine a zatim izradi prorez u koji se umetnu hidrauličke prese.Opterećenjem presama materija stuba se dovodi do loma.Za cijelo vrijeme eksperimenta mjeri se i deformacija radi izračunavanja Modula elastičnosti Poissonovog koeficijenta stijenskog materijala koji se ispituje.Eksperimenti su pokazali da se mogu ispititivati stubovi 2x2m površine koja se opterećuje.Eksperimentima je dokazano da

Page 11: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 11 ~

je čvrstoća stuba uvijek manja od čvrstoće uzorka istog materijala na malim probnim tijelima u labaratoriji.

Deformabilnost podrazumijeva deformaciju stijenske mase pod djelovanjem opterećenja .Nanošenje opterećenja na ili u stijensku masu izvodi se različitim načinima i tehničkim uređajima,a deformacija se mjeri dovoljno precizno da bi se mogao konstruisati dijagram napon-deformacija.Deformabilnost stijenskog materijala zavisi od dva glavna uticajna faktora:

1. Geološke građe stijenske mase,koja nosi sve karakteristike slojevitosti,razne vrste defekata,hidraulične uslove,napregnutost prije izvođenja eksperimenta deformabilnosti

2. Petrografskih faktora,definisanih vrstom minerala koji grade stijensku masu,stepen alternacije stijenske mase,sekundarnih pukotina koje nastaju u procesu iskopavanja i radu na ili u stijenskoj masi,sekundarnih napona idr...

Veća zastupljenost defekata u stijenskoj masi dovodi do većeg stepena deformacije stijenske mase za iste nivoe opterećenja.Veća deformabilnost podrazumijeva manje vrijenosti modula elastičnosti .Ispitivanje deformabilnosi izvodi se sa dvije osnovne metode:

1. Statički metod 2. Dinamički metod

Suštinska razlika u statičkim i dinamičkim ispitivanjima je u domenu napona koji se ostavaruju u stijenskoj masi pa iz toga i vrijednostima modula elastičnosti koji se dobije ispitivanjem.Statička ispitivanja se izvode na površini ili plitko u stijeni,a dinamička ispitivanja omogućavaju da seizmički talasi prodru dublje u stijensku masu

2.7.Teorija Loma (uopšte),Mohr-Columbov uslov loma?

Zasnovno na istraživanjima vrijednosti glavnih napona u trenutku loma stijenskog materijala,postavljen je niz teorija koje opisuju granično stanje ili uslov loma tog materijala.

Page 12: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 12 ~

Mohr-Columbov uslov loma povezuje normalni i smičući napon na ravnini loma pravoliniskom vezom,gdje se pojavljuje kohezija i ugao trenja kao karakteristika materijala, a veza se izražava relacijom:

tgθ

Gdje je:

c-kohezija stijenskog materijala

σn-normalni napon na ravnini loma

θ-ugao trenja stijenskog materijala

2.8.Abrazivost,električna i termička svojstva stijene,otpornost na mraz i hemikalije?

Abrazivost stijene zavisi od prirodnog okruženja stijene klimatski uslovi,atmosverski uslovi,stepen zagađenosti vazduha i vode hemijskim supstancama)Abrazivno svojstvo stijena prisutno je kod ugradnje kamena u objekte horizontalno ili vertikalno kao vanjska ili unutrašnja obloga).Trošenje stijene abrazijom prisutno je ispod željezničkih pragova,kao punila u asfaltnim zastorima puteva,kao betonske mješavine kod izgradnje aerodromskih pisti,pješačkih zona u gradovima.Istraživanje otpornosti na habanje standardizovano je labaratoriskim postupcima koji daju brojčane vrijednosti o stanju abrazivosti materijala a time i njegove upotrebivosti za pojedine namjene.

Termička svojstva stijene su:

-Toplotna provodljivost stijena je njihova sposobnost da kroz svoju masu provode toplotu -temperaturna provodljivost se karakteriše se brzinom prostiranja promjene temperature usljed apsorpcije ili predaje toplote. -specifična toplota je količina toplote koja jedinici mase povisi temperaturu za 1 C --termičko širenje predstavljaju promjene zapremine stijena usljed promjene temperature.Termičko širenje zavisi od boje,mineralnog

Page 13: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 13 ~

sastava,teksture i strukture,poroznosti, ispunjenosti pora gasom,vodom ili nekom drugom tećnošću ili zemljastom ispunom.

Otpornost na mraz i hemikalije .....................................................................

3.NAPONSKO DEFORMACIJSKO STANJE STIJENSKIH MASA

3.1.Primarno naponsko stanje?

U stijenskim masama u prirodnim uslovima vladju odgovatrajući na poni izaizvani silama zemljine teže,oblikom površine,geološkom građom,tektonskim silama i fizičko-mehaničkim osobinama stijena.Pod primarnim naponskim stanjem naziva podrazumijevu se prirodna naponska stanja stijenskih masa koje nisu poremećena radovima čovjeka..

3.2.Sekundarno naponsko stanje?

Nakon izrade rudarske prostorije ,primarno naponsko stanje prelazi u sekundarno i uz otvor dolazi do najveće koncentracije naprezanja.Obično su zone koncentracije ograničene samo na manju zonu uz profil i zaustavljaju se uz određena osiguranja i ojačanja stijene.Stijena uz obod obično dobiva plastične deformacije koje se u složenom prostornom naponskom stanju smanjuju i prenose dublje u stijenu.

3.3.Reakcija podgrade (prema odnosu napon-deformacija)?

3.4.Numeriče metode u Geotehnici (metoda konačnih elemenata)?

U posljednjih destetak godina razvijene su nove metode,efektivne linearne i nelinearne analize koje mogu posluziti kod projektovanja podzemnih prostorija i tunela u stjenskoj masi kao realnoj radnoj sredini.Analiza kompleksnog stanja u stjenskoj masi i podgradi moze se izvesti kroz diskretizaciju stvarnog stanja koristeci kompjuter.Efektivna procedura diskretizacije moze se izvesti koristeci metodu konacnih elemenata(MKE). MKE moze biti posmatrana na dva nacina:

Page 14: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 14 ~

Fizicki Matematicki Prvo sto treba uraditi kod MKE je da se problem koji treba rijesiti predstavi u ravni ili zapreminskom modelu tako da se model izdjeli na niz trougaonih ili cetverougaonih elemenata. Drugi korak je definisanje fizicko mehanickih konstanti koje predstavljaju materijal stijene koja okruzuje podzemnu prostoriju. Treci korak je odredjivanje opterecenja na model. Cetvrti korak je postavljanje granicnih uslova,sto je vazno kod simetricnih problema,jer se model mora ukrutiti. Pomocu MKE mozemo studirati ili izucavati razlicite probleme uticaja primarnih napona,kao opterecenja,na tunele razlicitog oblika,velicine,odnosa visine i sirine i dr. Plitki temelji na stijeni mogu se projektovati koristeci metodu propisnog kontaktnog pritiska. Analiticka metoda kod stijenskih masa mora uzeti u obzir uslojenost,diskontinualnost,pretpostavljeni realno moguci mehanizam loma,smicucu otpornost duz usvojene klizne ravni ili ravni loma. Za cvrste kompaktne stijenske mase kao sto su magmatske stijene,krecnjake,pjescare,metamorfne stijene,propisani kontaktni pritisak ogranicen je cvrstocom na pritisak betona temelja. Kod procjene svojstava stijenske mase za prijem opterecenja temelja trebalo bi povesti racuna o primarnim naponima koji vladaju u stijeni,uslovima vodenog toka u stijenskoj masi,naglasenim razlikama u svojstvima pojedinih litoloskih clanova. Procjena nosivosti za temelje samce kvadratnog oblika osnove,oslonjene na stijenu data je dijagramima za cetiri vrste stijenskog materijala. Parametar koji se koristi kao mjerodavan za utvrdjivanje nosivosti je jednoosna cvrstoca na pritisak i tri kategorije diskontinualnosti stijenske mase. Temelji na veoma ispucaloj i izmijenjenoj stijenskoj masi racunaju se prema uslovima granicne nosivosti kada se za stijenu ili stijensku masu mogu kvantitativno odrediti geotehnicki parametri koji se koriste pri projektovanju.

4.KLASIFIKACIJA STIJENSKIH MASA

4.1.Klasifikacija stijenskih masa-RQD klasifikacija (Deer)?

U toku bušenja sa jezgrovanjem u stijenskom masivu,nabušeno jezgro se razdvaja,na individualne komade duž pukotina ili diskontinuiteta koji su u masivu proisutni.Kao pokazatelj ispucalosti stijenske mase u mnogim klasifikacijama koristi se pokazatelj kvaliteta stijenske mase nazvan RQD broj (Rock Quality Designation).RQD predstavlja odnos ukupne dužine

Page 15: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 15 ~

komada jezgra od 10cm prema dužini intervala bušenja ,najčešće 1m ili prema 3 m do 6m koliko iznosi jedan manevar nabušenog jezgra,kada se jezgro iznosi na površinu terena i slaže u sanduke.Proračun se izvodi prema obrascu:

RQD=LP/LT 100(%) gdje je:

LP -ukupna dužina komada jezgra dužih od 10cm LT -ukupna dužina jednog manevra bušenja

Klasifikacija stijenskih masa po RQD –u koju je dao DEER:

0-25 vrlo slaba stijena 25-50 slaba stijena 50-75 zadovoljavajuća stijena 75-90 dobra stijenska masa 90-100 odlična stijenska masa

RQD je parametar koji direkto ovisi od orijentacije bušotine u odnosu na prisutne pukotine i diskontinuitete u stijenskoj masi,zavisi i od materijala krune kojom se stijena buši,cijevi za prihvat jezgra idr...

4.2.Klasifikacija stijenskih masa.RMR klasifikacija (Bieniawski)?

Pripada grupi tzv. Geomehaničkih klasifikacija zasnovanih na rejtinu stijnske mase ,nazvane RMR klasifikacija (Rock Mass Rating).Klasifikacija koristi šest ulaznih parametara koji se mogu dobiti iz istražnih bušotina koje su jezgrovane.Na nabušenom jezgru i u bušotini određuju se sljedeći osnovni parametri:

a. Jednoosna čvrstoća na pritisak stijenskog materijala b. Kvalitet stijenske mase RQD c. Rastojanje između pukotina d. Stanje pukotina e. Usovi podzemnih voda f. Orijentacija diskontinuiteta

Kod primjene sistema klasifikacija ,stijenska masa se dijeli na određeni broj strukturnih regiona koji predstavljaju kvazi-homogene regione po

Page 16: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 16 ~

parametrima klasifikacije, s tim da se svaki region posebno klasifikuje.RMR sistem klasifikacije daje rejting za svaki od šest parametara s tim da se konačan zbir daje tzv. RMR vrijednostima na osnovu koje se dalje vrši klasifikacija stijenske mase po pogodnosti za izgradnju tunela.Ulazni podaci za RMR klasifikaciju prikupljaju se u toku istražnog bušenja,geolopkog kartiranja,podataka na sličnim lokacijama i u sličnim uslovima,podataka prvih radova ulaska tunela,stalnim prikupljanjem podataka u toku napredovanja tunela,iskustvenim znanjem,ekspertnim procjenama idr...

4.3.Klasifikacija stijenskih masa.Q klasifikacija (Barton)?

Klasifikacija koja je u literturu ušla kao klasifikacija Norveškog geotehničkog instituta (NGI klasifikacija) poznata je i kao klasifikacija BARTONA ili Q-klasifikacija.Klasifikaciju su razradili i predložili Barton,Lien i Lunde 1974. I od tad ova klasifikacij ima veliki broj korisnika koji daju svoje osvrte ,doprinose,korelacije,teoretske razrade idr.Ocjena stijenskog materijala izvodi se na bazi šest parametara koji su povezani relacijom:

Q=(RQD/Jn)(Jr/Ja)(Jw/SFR) gdje su:

Q-ocjena stijenskog masiva RQD-indeks kvaliteta stijenske mase po DEER-u Jn-uticaj pukotina na stabilnost prostorije (tunela) Jr-uticaj hrapavosti zidova pukotine Ja-Uticaj promjena na zidovima pukotine i vrste i karakteristika materijala ispune u pukotinama Jw-uticaj prisustva vode u pukotinama SFR-uticaj stanja napona u masivu oko podzemne prostorije

Q se izračunaca kao broj a na bazi poe rejtinga za svaku kategoriju stijea koje su opisane po uticajnim karakteristikama u posebnim tabelama.Qmože primiti vrijednost od 0,1 do >400 a stijenska masa se na bazi tog broja klasifikuje kao:

Q>100 veoma dobar stijenski masiv 10<Q<100 dobar stijenski masiv

Page 17: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 17 ~

1<Q<10 zadovoljavajući stijenski masiv 0,1<Q<10 slab stijenski masiv Q<0,1 veoma slab stijenski masiv

5.STABILNOST KOSINA STIJENSKE MASE

5.1.Stabilnost kosina stijenske mase.Planarni lom?

5.2.Stabilnost kosina stijenske mase.Klinasti lom?

Jedan od problema s kojim se inženjeri u građevinarstvu ili rudarstvu susreću, prilikom izvođenja projekata koji unutar sebe tretiraju i stijensku masu, je i stabilnosti kosina, prirodnih ili vještačkih, i njihova sanacija ukoliko ne zadovoljavaju potreban faktor sigurnosti. Gubitak stijenske mase sa kosine formirane u stijeni može da ima više pojavnih oblika. Među njima, po svojoj specifičnosti, izdvaja se klinasti lom stijenske mase, čija je najizraženija razlika, u odnosu na ostale, što predstavlja zapreminski problem. Ta specifičnosti uzrok je i različitim pristupima analize i rješenjima sanacije ovog fenomena.

Ocjena stabilnosti kosine u stijenskoj masi u pogledu pojave klinastog loma na njoj prolazi kroz nekoliko faza. Prva faza je prikaz diskontinualnosti stijenske mase, pomoću koje se identifikuje pojava klina i otkriva potencijalna nestabilnost. Ova faza koristi principe i metodu prikaza diskontinualnosti stijenske mase pomoću konturnih dijagrama. Zbog efikasnosti koju pružaju, u ovu svhu se koriste računari i prilagođeni programski paketi. Na osnovu podataka koji se dobijaju moguće je dati preliminarnu ocjenu stanja stabilnosti izraženu kroz kvantitativnu veličinu – faktor sigurnosti.

Pomjeranje odnosno pokretanje klina može da bude translatorno, rotaciono ili kombinovano od prethodna dva pomjeranja, i predstavljaju osnovne tipove pomjeranja. Ta pomjeranja nazivaju se kinematički moguća pomjeranja klina na kosinama u stijenskoj masi. Očigledno je da dešavanje

Page 18: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 18 ~

ovih pomjeranja zahtijeva ispunjenje određenih kinematičkih uslova, koji su prostorno određeni vektorima translacije odnosno rotacje. Postojanje tih vektora, odnosno njihov položaj u prostoru nalazi se u relaciji ne samo sa geometrijom klina, već i sa spoljašnjim opterećenjima koji uslovljavaju načine pokretanja klina, za osnovne tipove pokretanja klina. Te zavisnosti izražene su kroz vektorske odnose pomenutih veličina.

U zavisnosti od trenutka formiranja klina, njegovog uočavanja i i izvođenja kosine iz stanja stabilnosti razlikuju se poboljšanje kvaliteta stijenske mase i sanacija odnosno stabilizacija stijenske mase. Najčešće korištene metode, kod nas, za zahvate poboljšanja i sanacije su: injektiranje, torkretiranje, ankerisanje. Moguće su i kombinacije prethodnih metoda, kako bi se nadomjestili nedostaci jednih u odnosu na druge, i postigao potreban efekat. Svaka od metoda prolazi kroz analizu njenih mogućnosti, ali i konačnu analizu stabilnosti kosine u kojoj se daje ocjena stanja stabilnosti kosne, što je i ocjena uspješnosti primjenjenje metode poboljšanja ili sanacije.

Prethodno spomenute faze u tretmanu klina na kosini u stijenskoj masi predstavljaju algoritam analize i ocjene njegove stabilnosti.

6.REOLOŠKA SVOJSTVA STIJENSKE MASE

6.1.Reološka svojstva stijene.Elementarni reološki model?

Reološka jednačina ovog modela predstavlja odnos između napona i deformacija za čisto elastično tijelo:σ=E*ε, gdje je E-modul elastičnosti tijela.Očito je da je veza napon-deformacija linearna .Mehanički reološki model idealne elastičnosti simbolizira idealno elastična opruga , čija se deformacija po prestanku djelovanja opterećenja potpuno vraća u svoj prvobitni položaj.Tijelo sa opisanim osobinama nazivamo Hook-ovim tijelom i simbolički obilježavamo sa „H“

6.2.Reološka svojstva stijene.Maxwell-ov model?

Page 19: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 19 ~

Page 20: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 20 ~

6.3.Reološka svojstva stijene.Kelvin-ov model?

Page 21: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 21 ~

Page 22: Ispitna Pitanja Iz Mehanike Stijena Ahmet

~ 22 ~

7.TEMELJENJE NA STIJENSKOJ MASI

7.1.Temeljenje na stijenskoj masi uopšte.(postupci i metode)

8.GEOTEHNIČKI INŽINJERING U STIJENSKOJ MASI

8.1.Oblikovanje,mlazno betoniranje,podupiranje?

8.2.Injektiranje,Ankerisanje,Pilotiranje,Dreniranje?