Дефинисање механичких својстава алтерисаног стенског материјала лабораторијским методама

Abstract

Основни циљ овог рада је да представи методологију одређивања механичких својстава хетерогеног стенског масива који изграђују дацит (Д) и алтерисани дацит (АД), где је уочена је зона постепеног преласка од алтерисаног дацита до дацита. Механичка својства стенског масива у тој зони утврђена су на основу лабораторијских испитивања једноосне и троосне чврстоће на притисак стенског материјала композитних узорака. Композитни узорци су се састојали од дискова стенског материјала, при чему је висина дискова h дефинисала различити процентуални удео појединог стенског материјала, дацита (Д), који представља чвршћу компоненту, и алтерисаног дацита (АД), који представља слабију компоненту у пробним телима. Функционална зависност промене параметара чврстоће стенског материјала (једноосне чврстоће на притисак, троосне чврстоће на притисак непоремећеног стенског материјала и материјалне константе) са повећањем учешћа "слабијег" стенског материјала утврђена је на основу резултата испитивања једноосне и троосне чврстоће на притисак. Учешће алтерисаног дацита директно утиче на начин и механизам лома током испитивања. Једноосна чврстоћа на притисак (σci UCS) и троосна чврстоћа на притисак непоремећеног стенског материјала (σci ТX) опадају експоненцијално са повећањем процентуалног учешћа АД. Утврђене зависности σci ТX и константе mi дефинишу поузданије вредности параметара чврстоће стенске масе, које се, заједно са одговарајућим системима класификације стенског масива, могу користити као основа за процену параметара стенског масива. У оквиру овог рада је коришћена GSI класификација којом се врши редуковање чврстоће стенског масива на основу заступљених геолошких услова у стенском масиву. Стога, на основу свих израчунатих параметара чврстоће за различите процентуалне садржаје АД (0-100%), могуће је прогнозирати параметре чврстоће хетерогеног стенског масива на прелазу чврсте компоненте (Д) и слабе компоненте (АД). Вредности параметара чврстоће стенског масива утврђене на претходно описани начин су биле основа за израду геомеханичких модела помоћу којих је извршена анализа стабилности косина. Анализа стабилности косина је извршена на карактеристичном профилу у правцу напредовања површинског копа, са променљивим углом нагиба завршне косине који се кретао у распону 20-70°, где је анализом обухваћено два случаја: са и без коришћења транзиционе зоне. Транзициона зона је разматрана на растојању границе Д и АД од горње равни косине у распону од 0-140 m са кораком од 20 m. На тај начин је за вредност фактора сигурности Fs=1,3 за сваки случај посебно, утврђен максимални угао нагиба завршне косине.

The aim of this paper presents a methodology for determining mechanical properties of heterogeneous rock mass composed of dacite (D and altered dacite (AD), where zone of gradual transition from altered dacite to dacite was observed in the rock mass. The mechanical properties of the rock mass in that zone was determined based on laboratory tests of uniaxial and triaxial compressive strength of the rock material on composite samples. The composite samples consisted of rock material discs, with the height (h) of the discs defining different volumetric percentages of rock material dacite (D), which represent hard component, and altered dacite (AD), which represent weaker component in specimens. However, the functional dependence on the strength parameter alteration of the rock material (uniaxial compressive strength, intact uniaxial compressive strength, and material constant) with an increase in the participation of "weaker " rock material was determined based on the test results of uniaxial and triaxial compressive strength. The participation of altered dacite directly affects the mode and mechanism of failure during testing. Uniaxial compressive strength (σci UCS) and intact uniaxial compressive strength (σci TX) decrease exponentially with increased AD volumetric participation. The dependences of the σci TX and constants mi define more reliable values of rock mass strength parameters, which can be used, together with rock mass classification systems, as a basis for estimating rock mass parameters. Within this paper, the GSI classification was used, which reduces the strength of the rock mass based on the represented geological conditions in the rock mass. Therefore, it is possible to predict the strength parameters of the heterogeneous rock mass at the transition of hard component (D) and weak component rock (АD) based on all calculated strength parameters for different participation of AD (0-100%). The values rock mass strength parameters was determined were the basis for the development of geomechanical models by which the analysis of slope stability was performed. Slope stability analysis was performed on a characteristic profile in the direction of open pit advancement, with a variable final slope angle of the ranging from 20- 70°, where the analysis included two cases: with and without the use of the transition zone. The transition zone was considered for the distances of the boundary D and AD from the upper plane in the range of 0-140 m with a step of 20 m were considered. That way for the value of the safety factor Fs = 1.3, for each case separately, the maximum allowed final slope angle of the was determined.