1. ДОМИНАНТНА ДОМИНАНТНА СВОЈСТВА СВОЈСТВА СТЕНА С АПОСЕБНИМ АПОСЕБНИМ ОСВРТОМ ОСВРТОМ НА УТИЦАЈ УТИЦАЈ ДИСКОНТИНУИТЕТА НА МЕХАНИЧКО ПОНАШАЊЕ СТЕНСКЕ МАСЕ Механичко понашање испуцалих стенских маса у природном положају и стању са природним физичким и структурним својствима Стена се разликује од вештачких материјала: стена је милионима година стара стена је трпела промене од природних процеса – механичких, термалних и хемијских стена је нехомогена и анизотропна стена садржи у сеи микрооште!ења стена садржи макрооште!ења различитих врста и величина макрооштећења
дисконтинуитети дисконт инуитети
⇔
Дисконтинуитти !"#ик"$но !"#ик"$но %&"'у (он")"& стн" у о#носу н" (он")"& %оно$итни* у+о!"к". ,МОНО-ИТ#о ,МОНО-ИТ#о стн ко'и с" с/и* ст!"н" и%" #исконтинуитт0 ДОМИНАНТНА СВОЈСТВА СТЕНА 1. ХЕТ ХЕТЕРО ЕРОЕН ЕНОСТ ОСТ Магматске стене – оично су $"сти2н и '"к, ако кристали нису оште!ени прслинама "речњачке стене – могу ити '"к и к!т, поста!е ($"сти2н при великом притиску "ластичне седиментне стене – +"/ис о# /+и/" #искунски шкри$ци и њима сродне стене – веома су "ни+от!о(н услед шкри$авости Серпентинити – су веома н(!#/и#и/и зог скривених оште!ења %рганске стене – могу се понашати /о%" !"+но$ико 3. АНИ4О АНИ4ОТР ТРОП ОПИЈА ИЈА О!и'нт"5и'" зрнаца минерала: с$о'/итост и 6о$и'"5и'" Н"(онско (о7 које је на стену деловало у прошлости &у процесу петрификације' 8. ДИСКОНТИ ДИСКОНТИНУА НУА-НОС -НОСТ Т ,ис(у ,ис(у5"$о 5"$ост0 ст0 – главна тешко!а у предви(ању понашања стенских маса Пукотински сист%и &пукотине скоро никад нису насумично дистриуиране' додатно узрокују анизотропна и изразито нелинеарна механичка својства Е6к"т '#н (укотин: затезна чврсто!а управно на пукотину је занемар$ива, смичу!а чврсто!а паралелно са пукотином је значајно смањена 9. ПРИРОДН ПРИРОДНА А НАПРЕ НАПРЕНУТ НУТОСТ ОСТ – услед :!"/ит"5и', тктонски* си$", термичких и других ефеката ДИСКОНТИНУА-НОСТосно/но ДИСКОНТИНУА-НОСТ осно/но ст!укту!но с/о'ст/о стнск %"с Пукотин су површине у стенској маси, дуж којих је дошло до потпуног гу$ења кохезије, а које се протежу кроз цело посматрано подручје) П!с$ин су површине дуж којих је дошло до потпуног гуитка кохезије, али, које се не протежу кроз цело посматрано подручје, ве! се завршавају у основној
каменој супстанци) Стнски %оно$ит представ$а камену супстанцију одвојену са свих страна пукотинама и може се издвојити из стенске масе као комад камена) Дисконтинуу% – релативна категорија у односу на величину посматраног подручја) подручје које је дово$но велико да се К/"+иконтинуу% је посматрано подручје структурни елементи могу посматрати као статистички распоре(ени) Дисконтинуитет је Дисконтинуитет је генерални термин који се користи за сваки механички прекид у стенској маси где је она раздвојена раздвојена тако тако да је затез затезна на чврстоћа чврстоћа на том том месту једнака једнака нули, или веома веома мала
3. ЕНЕ4А И ПАРАМЕТРИ ПАРАМЕТРИ ОПИСЕИВ ОПИСЕИВАЊА АЊА ПУКОТИНА ПУКОТИНА ЕНЕ4А ПУКОТИНА ,:о$о)к" (!о)$ост стнск %"с0 *) #'ст/" тктонски* си$"; +) с%"&& +"(!%ин ус$# *$"<&" %":%; ) ску(7"& ист"$о=ни* %"с" ус$# су)&"; -) :!"/ит"5ион :!"/ит"5ион си$ и #'ст/о !о+и'; .) #'ст/" т%(!"ту!ни* (!о%н"; /) "нт!о(о:ни у+!о5и ,иско(; о(т!>&"; %ини!"&"0. Р"+$и2ити "уто!и су н" !"+$и2ит н"2ин к$"си6ико/"$и (укотин. ?-АСИ@ИКАЦИЈА ?-АСИ@ИКАЦИЈА ,(!%" Ку'унAи>у0 н"'2)>и* /!ст" (укотин"B 1 Ди'"к$"+ су пукотине тектонског порекла, рапаве и без трагова трења. 3 Пуко Пукоти тин н с%и5 с%и5"& "&" " крти ломови и врло се често јављају у природи 8 Пуко Пукоти тин н к$и+ к$и+"& "&" " настају веома спорим процесом деформације, честе у природи 9 М<у М<ус$ с$о' о'н н (уко (укоти тин н долази услед релат ниже отпорности у међуслојним повринама
C Ц(7и/ост смањена отпорност на затезање или смицање у правцу једне или вие равни D Пуко Пукоти тин н $у2 $у2&" &" у магматским стенама као последица хлађења и груписања минер састо
E Пуко Пукоти тин н !"ст !"ст! !> >& &" " долине настале дејством ерозије, усецањем водног тока у стену
F Р"с#и велики механички дисконтинуитети обе стране релативно кретале клизањем G Ант!о( Ант!о(о: о:н н ,/)т" ,/)т"2к 2к00 (уко (укотин тин настају у процесу инжењерске делатности човека
ПАРАМЕТРИ ОПИСИВАЊА ПУКОТИНА 1 П!осто!н" о!и'нт"5и'" дисконтинуитета: дефинише се помо!у "+и%ут" и ("#но: у:$") 3 Р"+%"кнутост: управно растојање изме(у два суседна дисконтинуитета &реципрочна величина – у2ст"$ост ') 8 П!ости!"& пукотина дефинише се #у=ино% и )и!ино%) 0ранице површине једног дисконтинуитета су или чврста стен1 или неки други дисконтинуитет) 9 В$и2ин" +/" пукотине је ме(усоно растојање њених зидова) 2еличина зева је често промен$ива, нарочито у функцији положаја у односу на површину терена) C Мо!6о$о:и'" пукотина односи се на !"("/ост и +"т"$"с"ност површине пукотине и мери се као одступање од средње равни једног дисконтинуитета) D Ч/!сто>" +и#о/" пукотина је притисна чврсто!а два суседна стенска зида у једном истом дисконтинуитету)
каменој супстанци) Стнски %оно$ит представ$а камену супстанцију одвојену са свих страна пукотинама и може се издвојити из стенске масе као комад камена) Дисконтинуу% – релативна категорија у односу на величину посматраног подручја) подручје које је дово$но велико да се К/"+иконтинуу% је посматрано подручје структурни елементи могу посматрати као статистички распоре(ени) Дисконтинуитет је Дисконтинуитет је генерални термин који се користи за сваки механички прекид у стенској маси где је она раздвојена раздвојена тако тако да је затез затезна на чврстоћа чврстоћа на том том месту једнака једнака нули, или веома веома мала
3. ЕНЕ4А И ПАРАМЕТРИ ПАРАМЕТРИ ОПИСЕИВ ОПИСЕИВАЊА АЊА ПУКОТИНА ПУКОТИНА ЕНЕ4А ПУКОТИНА ,:о$о)к" (!о)$ост стнск %"с0 *) #'ст/" тктонски* си$"; +) с%"&& +"(!%ин ус$# *$"<&" %":%; ) ску(7"& ист"$о=ни* %"с" ус$# су)&"; -) :!"/ит"5ион :!"/ит"5ион си$ и #'ст/о !о+и'; .) #'ст/" т%(!"ту!ни* (!о%н"; /) "нт!о(о:ни у+!о5и ,иско(; о(т!>&"; %ини!"&"0. Р"+$и2ити "уто!и су н" !"+$и2ит н"2ин к$"си6ико/"$и (укотин. ?-АСИ@ИКАЦИЈА ?-АСИ@ИКАЦИЈА ,(!%" Ку'унAи>у0 н"'2)>и* /!ст" (укотин"B 1 Ди'"к$"+ су пукотине тектонског порекла, рапаве и без трагова трења. 3 Пуко Пукоти тин н с%и5 с%и5"& "&" " крти ломови и врло се често јављају у природи 8 Пуко Пукоти тин н к$и+ к$и+"& "&" " настају веома спорим процесом деформације, честе у природи 9 М<у М<ус$ с$о' о'н н (уко (укоти тин н долази услед релат ниже отпорности у међуслојним повринама
C Ц(7и/ост смањена отпорност на затезање или смицање у правцу једне или вие равни D Пуко Пукоти тин н $у2 $у2&" &" у магматским стенама као последица хлађења и груписања минер састо
E Пуко Пукоти тин н !"ст !"ст! !> >& &" " долине настале дејством ерозије, усецањем водног тока у стену
F Р"с#и велики механички дисконтинуитети обе стране релативно кретале клизањем G Ант!о( Ант!о(о: о:н н ,/)т" ,/)т"2к 2к00 (уко (укотин тин настају у процесу инжењерске делатности човека
ПАРАМЕТРИ ОПИСИВАЊА ПУКОТИНА 1 П!осто!н" о!и'нт"5и'" дисконтинуитета: дефинише се помо!у "+и%ут" и ("#но: у:$") 3 Р"+%"кнутост: управно растојање изме(у два суседна дисконтинуитета &реципрочна величина – у2ст"$ост ') 8 П!ости!"& пукотина дефинише се #у=ино% и )и!ино%) 0ранице површине једног дисконтинуитета су или чврста стен1 или неки други дисконтинуитет) 9 В$и2ин" +/" пукотине је ме(усоно растојање њених зидова) 2еличина зева је често промен$ива, нарочито у функцији положаја у односу на површину терена) C Мо!6о$о:и'" пукотина односи се на !"("/ост и +"т"$"с"ност површине пукотине и мери се као одступање од средње равни једног дисконтинуитета) D Ч/!сто>" +и#о/" пукотина је притисна чврсто!а два суседна стенска зида у једном истом дисконтинуитету)
E Пукотинск ис(ун су материјали којима је пукотина испуњена &H+ ис(ун – 3отворене3, т!о)н" испуна, :$инн" испуна, к!ист"$и+"5ион" испуна – 3залечене3' 4укотине у стенској маси нису хаотично распоре(ене, ве! у њиховом просторном распореду по правилу постоји одре(ени ред) 5амилије амилиј е пукотина представ$ај предс тав$ају у њихове скупове прилижн п рилижно о исте просторне оријентације и, најчеш!е, исте генезе) 8. НАПОНСК НАПОНСКОДЕ@ОРМА ОДЕ@ОРМАЦИЈСКО ЦИЈСКО ПОНАШАЊЕ ПОНАШАЊЕ СТЕНСКО СТЕНСКО МОНО-ИТА МОНО-ИТА ПРИ ПРИ ХИДРОСТАТИЧКОЈ И ЈЕДНОАКСИЈА-НОЈ КОМПРЕСИЈИ !идростатичка компресија доводи до смањивања запремине, а после неке границе мења се, трајно, унутрање структура стене, и то зато то поре бивају згњечене. "е може достићи врно оптерећење# наиме, стена увек може да прихвати јо веће, и све веће, хидростатичко оптерећење. $рива хидростатичког притиска у функцији запреминске деформације стенског монолита, генерално је конкавна нагоре, нагоре, као то је показано показано на слици %.%, са четири четири јасно јасно распознат распознатљива, љива, одвојена, подручја. 1 & првом подручју, фисуре које су постојале од раније почињу да се затварају. $ад се оптерећење уклони, већина фисура остане затворена тако да остаје једна трајна деформација. 3 $ад је већина прслина затворена, даља компресија довеће до збијања стене саме, а оно се састоји у деформисању пора и у збијању зрна, и напредује приближно линеарно. 8 $од изражено порозних стена као то су печар, креда, и кластични кречњак, поре почињу да се уруавају у себе због велике концентрације напона свуд око њих# у добро цементованим стенама то неће почети да се деава све док притисак не достигне ред величине од 100 MPa, док у слабо цементованим стенама почиње да се деава много раније. 9 $оначно, кад су све поре затворене, једини компресибилни елементи који су преостали јесу сама зрна. "епорозне стене немају деформисање пора па зато имају уједначену нагоре' конкавну криву која важи све до 30 GPa или вие, док је код веома порозних стена као то су креда или пловућац уруавање пора изразито уочљиво, па чак и деструктивно, јер те стене, кад их извадимо из тест'коморе, постају прах без икакве кохезије.
(евијаторско напрезање даје упадљиво другачије резултате, као то се види на слици %.). "а почетку, фисуре почињу да се затварају. *во, даје један нееластичан, нагоре'конкаван део напонско'
•
деформацијске криве. $од већине стена, после овога наступају линеарни односи између аксијалног напона и аксијалне деформације, као и између аксијалног напона и бочне деформације. "а тачки + B+ слика %.)'а- приратај бочне деформације почиње да се увећава у односу на приратај аксијалне деформације зато то настају нове прслине, а старе се продужавају. & региону између напона + B+ и напона +C +, сматра се да су прслине стабилне, а то би значило да се са сваким новим повећањем напона оне проире у једној ограниченој мери, али онда престану да расту. осле тачке + C +, развија се један систем међусобно изукртаних прслина, које се постепено уједињавају, тако да настаје једна полу'континуирана руптурна поврина. /рно оптерећење, тачка + D+, уобичајени је критетијум за слом. 0ко се волуметријска деформација уцрта наспрам девијаторског напона, као то је учињено на слици %.)'б, добијена крива показује да је достизање оног напона код кога већ почињу да настају прслине +B+- означено почетком повећања запремине. "а нивоу напона који одговара тачки + C+, узорак може имати запремину већу него на почетку теста. *во повећање запремине које је у вези са настанком прслина зове се дилатанца. 1пречено бочно ирење ће већину монолита знатно ојачати, то је нарочито упадљиво код високо фисурисане стене. $ад се средњи притисак повећава, брзи пад способности ноења оптерећења после пређеног врног оптерећења тачка + D+ на слици %.)- постаје, постепено, све мање и мање упадљив, а онда, кад се постигне она вредност средњег притиска која је позната као притисак транзиције из кртог понаања у дуктилно, стена почне да се понаа у потпуности пластично
C. НАПОНСКОДЕ@ОРМАЦИЈСКО ПОНАШАЊЕ СТЕНСКЕ МАСЕ СА ПОСЕБНИМ ОСВРТОМ НА Е@ЕКАТ РА4МЕРЕ "из изврених експерименталних испитивања је показао да механичке карактеристике одређене на монолиту постају све слабије уколико расте величина монолита који се испитује. осматрано генерално, уколико је стенска маса издељена већим бројем пукотинских фамилија, са пукотинама на мањим међусобним растојањима и са лоијим својствима пукотина, утолико су механичка својства стенске масе у односу на стенски монолит слабија. *вај ефекат се назива ефекат размере и тумачи се са утицајем дисконтинуитета на механичко понаање стене.
2еђутим, величина и број отећења не расте континуално са повећањем посматраног подручја. остоје просторне границе, које се у конкретном случају могу тачно дефинисати, у којима долази до јављања нових структурних елемената. *ве границе се могу јављати у ироком у распону3 с једне стране у реду величина раседа, а са друге у границама величине кристала. &колико је веће посматрано подручје, утолико на механичка својства утиче вие кинематичких механизама, почев од померања кристалне реетке до померања на раседима. 1лика %.4 показује на поједностављен начин како ће на избор модела понаања стенске масе утицати однос између размака дисконтинуитета и величине посматране области.
онаање интактног стенског материјала може бити од значаја кад разматрамо ископ стена буењем или минирањем. онаање појединачних дисконтинуитета може бити од пресудног значаја када је кинематички омогућено да се наруавање равнотеже блокова стена догађа дуж спојница блокова. $оначно, често је потребно размотрити глобални одговор стенске масе, у којој је размак између дисконтинуитета мали у односу на димензије објекта. & тим случајевима стенску масу третирамо као еквивалентни или квази'континуум.
РЕ4ИМЕ ДОМИНАНТНА СВОЈСТВА СТЕНА 6 7врсто!а испуцале стенске масе је мања него код одговарају!е интактне стене, док једеформаилност ве!а) 6 8спуцале стенске масе понашају се, генерално говоре!и, више пластично него интактни стенски материјал) 6 2еома важан утицај дисконтинуалности на механичко понашање стенских маса је 6к"т !"+%! "из изврених експерименталних испитивања је показао да механичке карактеристике одређене на монолиту постају све слабије уколико расте величина монолита који се испитује.
1E. IJKLMNO K PQRSRTNK IJRUKQ VMQMWNKX?KY Z[NMQO
9;<=> ?>: 5 @1=1 ABC> D ;<=BHB IJFEF I< I<;JKBAB H>J>A1 BLB F F?>MF &MLBBKH1,A>?H1NBLAB H>J>AB' 5 O1 D>?HBD1 M;1CF 1KHBHF IJFE> &<=J B ?L)' 5 @1=1 ?> Q>LB IH HJ1A?I HJ1?>,?MJ1G>AC> IFH1, I<;>G1AC> NJBA>' 5 R1 NB ?> BN>E1;1 >M?IJL1 BLB JFK>AC> ;1QABPM1H1 5 T=> ?> IJFE1 FMJKH1 ?1 =JFEBD ?1UABD H
С#%V%WX8 4Y%58# Z[ \]#]ZX87"] ^_X]#] С#%V%WX8 4Y%58# `] М8X8М[#X% 4%^Y]V[X 4Y%С^%Y _ 4%4Y]7X%М 4Y]С]"_ ^_X]#[ Z[ 4Y%#[Z 2%Z[) 2]#878X[ 8 %V#8" С#%V%WX%0 4Y%58#[ Z[28С8 %W: 6 W8М]XZ8`[ 4Y]2%ZX8a СY]WС^[2[ 6 b8Y8X] 8 VY%`[ "%#%С]"[ 6 X[78X[ 2_7] 6 X[`М[c]0 Y[W8`_С[ "Y828X] Yезерва: за једноколосечне тунеле d,-d D, за двоколосечне d,d D 6 у току саора!аја колосек се може деформисатиe 6 у току градње тунела могу настати евентуалне грешкеe 6 ради транспорта специјалних средстава и терета који излазе из граница прописаног слоодног профила f гаарита превозног средства) 4римена ghi при гра(ењу тунела услов$ава примену кружног олика