Chương 18 — Các hệ thống phân loại khối đá¶
Chương này gom hai hệ thống phân loại khối đá chuẩn của thực hành quốc tế — RMR (Bieniawski) và hệ Q (Na Uy, Barton) — cùng các bảng dự báo hỗ trợ hầm, nhịp không hỗ trợ, áp lực hỗ trợ và chi phí từ hệ Q.
Hình. Hai hệ thống phân loại khối đá: RMR (tổng điểm năm thông số trừ điều chỉnh hướng khe nứt) và hệ Q (tích ba tỷ số).
18.1 Các hệ thống đánh giá khối đá¶
Bảng của mục này so sánh RMR, Q, RMI, GSI — phạm vi áp dụng và ưu nhược điểm.
18.2 Hệ thống đánh giá khối đá — RMR¶
RMR = tổng điểm của năm thông số trừ điều chỉnh hướng khe nứt:
Bảng 18.2 — Cấu trúc điểm RMR.
| Thông số | Điểm tối đa |
|---|---|
| Cường độ đá nguyên | 15 |
| RQD | 20 |
| Khoảng cách khe nứt | 20 |
| Điều kiện khe nứt | 30 |
| Nước ngầm | 15 |
| Điều chỉnh hướng khe nứt | −12 đến 0 |
| Tổng | 0 – 100 |
18.3 Hệ RMR — cường độ và RQD¶
Bảng của mục này đưa điểm cường độ (theo qu hoặc point load) và điểm RQD.
18.4 Hệ RMR — khe nứt (discontinuities)¶
Bảng của mục này đưa điểm theo khoảng cách khe nứt và điểm theo điều kiện khe nứt (độ nhám, độ mở, lấp nhét, phong hóa).
18.5 RMR — nước ngầm¶
Bảng của mục này đưa điểm theo điều kiện nước ngầm (khô, ẩm, ướt, chảy).
18.6 RMR — điều chỉnh hướng khe nứt¶
Bảng của mục này đưa điểm điều chỉnh theo hướng khe nứt so với hướng đào và theo loại công trình (hầm, móng, mái dốc).
18.7 RMR — ứng dụng¶
Bảng 18.7 — Phân loại khối đá theo RMR.
| RMR | Cấp | Mô tả |
|---|---|---|
| 81 – 100 | I | Rất tốt |
| 61 – 80 | II | Tốt |
| 41 – 60 | III | Trung bình |
| 21 – 40 | IV | Kém |
| < 21 | V | Rất kém |
18.8 RMR — đào và hỗ trợ hầm¶
Bảng của mục này liên hệ RMR với nhịp không hỗ trợ tối đa và biện pháp hỗ trợ cho hầm (neo, bê tông phun, vì chống).
18.9 Hệ Q của Na Uy¶
Q = (RQD/Jn) × (Jr/Ja) × (Jw/SRF), trong đó: - RQD/Jn = kích thước khối tương đối - Jr/Ja = cường độ ma sát tương đối (nhám/khe nứt) - Jw/SRF = ứng suất chủ động (nước / ứng suất)
18.10 Kích thước khối tương đối¶
Bảng của mục này đưa Jn (số hệ khe nứt) và RQD để tính kích thước khối tương đối RQD/Jn.
18.11 RQD từ mật độ khe nứt thể tích¶
Bảng 18.11 — RQD ↔ Jv.
| Jv (khe/m³) | RQD (%) |
|---|---|
| < 4,5 | 90 – 100 |
| 4,5 – 9 | 75 – 90 |
| 9 – 15 | 50 – 75 |
| 15 – 30 | 25 – 50 |
| > 30 | < 25 |
18.12 Cường độ ma sát tương đối¶
Bảng của mục này đưa Jr (độ nhám khe nứt) và Ja (độ biến đổi/lấp nhét khe nứt) để tính Jr/Ja.
18.13 Ứng suất chủ động — ảnh hưởng của nước, đứt gãy, tỷ số cường độ/ứng suất¶
Bảng của mục này đưa Jw (hệ số giảm do nước) và SRF (hệ số giảm ứng suất) — hai yếu tố quyết định ứng suất chủ động.
18.14 Hệ số giảm ứng suất (SRF)¶
Bảng của mục này đưa SRF theo đới đứt gãy, ứng suất cao, đất yếu — SRF càng lớn thì khối đá càng bất lợi.
18.15 Chọn mức an toàn theo hệ Q¶
Bảng của mục này đưa ba mức an toàn (ESR) theo loại công trình (hầm tạm, hầm vĩnh viễn, nhà máy điện, kho chứa) — dùng để tính nhịp không hỗ trợ.
18.16 Yêu cầu hỗ trợ theo hệ Q¶
Bảng của mục này đưa biện pháp hỗ trợ theo giá trị Q.
18.17 Dự báo yêu cầu hỗ trợ bằng giá trị Q¶
Bảng 18.17 — Phân loại chất lượng khối đá theo Q.
| Q | Cấp | Mô tả |
|---|---|---|
| 400 – 1000 | — | Đặc biệt tốt |
| 100 – 400 | — | Rất tốt |
| 40 – 100 | — | Tốt |
| 10 – 40 | — | Trung bình |
| 4 – 10 | — | Kém |
| 1 – 4 | — | Rất kém |
| 0,1 – 1 | — | Cực kém |
| 0,01 – 0,1 | — | Đặc biệt kém |
| 0,001 – 0,01 | — | Ngoại lệ |
18.18 Dự báo hỗ trợ bằng buli và bê tông theo giá trị Q¶
Bảng của mục này đưa đường kính, chiều dài và khoảng cách buli cùng chiều dày bê tông phun theo Q và kích thước hầm.
18.19 Dự báo vận tốc theo giá trị Q¶
Bảng của mục này liên hệ Q với vận tốc sóng dọc Vp trong khối đá.
18.20 Dự báo Lugeon theo giá trị Q¶
Bảng của mục này liên hệ Q với giá trị Lugeon (độ thấm đá) — cầu nối sang mục 8.20.
18.21 Dự báo tiến độ đào hầm theo giá trị Q¶
Bảng của mục này liên hệ Q với tốc độ đào hầm điển hình.
18.22 Chi phí tương đối cho đào hầm theo giá trị Q¶
Bảng của mục này liên hệ Q với chi phí tương đối — Q càng thấp thì chi phí hỗ trợ càng cao.
18.23 Dự báo cường độ dính và ma sát theo giá trị Q¶
Bảng của mục này suy c và φ của khối đá từ Q — dùng cho phân tích ổn định.
18.24 Dự báo thông số cường độ và vật liệu theo giá trị Q¶
Bảng của mục này mở rộng mục 18.23 với mô đun và các thông số khác suy từ Q.
18.25 Dự báo biến dạng và độ đóng kín theo giá trị Q¶
Bảng của mục này liên hệ Q với biến dạng và độ đóng kín (closure) của hầm.
18.26 Dự báo áp lực hỗ trợ và nhịp không hỗ trợ theo giá trị Q¶
Bảng của mục này đưa áp lực hỗ trợ cần thiết và nhịp không hỗ trợ tối đa từ Q và kích thước hầm — công cụ thiết kế hỗ trợ then chốt.
Ghi nhớ của chương¶
- RMR (0–100) và Q (0,001–1000) là hai hệ song song — dùng cả hai để khoanh vùng thiết kế hỗ trợ.
- RMR = 5 thông số − điều chỉnh hướng khe nứt (mục 18.2).
- Q = (RQD/Jn)(Jr/Ja)(Jw/SRF) (mục 18.9) — ba nhóm yếu tố: kích thước khối, ma sát, ứng suất.
- Hệ Q dự báo được cả hỗ trợ, biến dạng, vận tốc, Lugeon và chi phí (mục 18.17–18.26).