KARAKTERISERING AV OPPSPREKNINGSGRAD

Transkript

1 KARAKTERISERING AV OPPSPREKNINGSGRAD OG FJELLMASSERS KVALITET Arid Pamstrøm Intern rapport. Desember 974. Ing. A.B. Berdal, Maries veg 0, 3 Høvik

2 - - SAMMENDRAG En sprekk består hovedsaklig av sprekkeplan, sprekkeflater. sprekkekarakter og sidefjell, og dens utformning og egenskaper er avhengig av alle disse. Oppsprekningen dannes av det system som sprekkene til sammen utgjør, og dens egenskaper er avhengig av sprekkenes resulterende egenskaper, oppsprekningsmønster og oppsprekningsgrad. I artikkelen er det vist eksempler på hvordan disse faktorer kan uttrykkes tallmessig. For å karakterisere oppsprekningsgraden er det vist en ny metode sprekketallet -, hvordan det kan beregnes og hvilken anvendelse det har. Det er videre behandlet hvordan oppsprekningens egenskaper kan uttrykkes tallmessig ved å kombinere uttrykkene for sprekkenes egenskaper, oppsprekningsmønster og oppsprekningsgrad. Tilsist er det antydet hvordan fjellmassens generelle kvalitet kan uttrykkes ved hjelp av bergartenes fasthet og oppsprekningens egenskaper.

3 - - INNHOLD I II Innledning Sprekkers karakteristika III Oppsprekningens karakteristika a) Sprekkenes egenskaper b) Oppsprekningsmønster c) Oppsprekningsgrad IV V VI Karakterisering av oppsprekningsgraden ved sprekketallet Sammenheng mellom sprekketallet og andre angivelser av oppsprekningsgraden Anvendelse av sprekketallet VII Referanser Bilag I Verdier for sprekkers ruhetsfaktor (Jr) og sprekkers omvandlingsfaktor (Ja). Bilag II Verdier for (Jn) og (Sn) avhengig av antallet sprekkesystem som opptrer. Bilag III Eksempler på utregning av sprekketallet og anvendelse av dette belyst ved 3 eksempler.

4 - 3 - I. INNLEDNING Fjellmassene i den øvre delen av jordskorpen er bygget opp av bergarter som er gjennomsatt av bruddplan i form av sprekker og svakhetssoner. De system og kombinasjoner som sprekkene til sammen danner, utgjør fjellmassens oppsprekning. Sprekkene danner diskontinuiteter eller svakhetsplan, dermed kan bergartenes egenskaper bare i meget begrenset grad overføres gjennom sprekkene. I de fleste tilfelle vil derfor oppsprekningen være bestemmende for fjellmassens egenskaper. Bergartenes dannelsesmåte, oppbygning og sammensetning er relativt godt klarlagt, og det er utarbeidet metoder for å bestemme deres egenskaper. Når det derimot gjelder sprekkers og oppsprekningens sammensetning og karakter, er kjennskapet heller sparsomt. Av den grunn er det således et tilsvarende dårlig grunnlag man i dag har å bygge vurderinger på om fjellmassens egenskaper. I det følgende er det gitt en oversikt over de forhold som er karakteristiske for sprekkers og oppsprekningens sammensetning. Dessuten er det omtalt en ny metode til tallmessig å angi fjellmassens oppsprekningsgrad på som danner grunnlaget for en tallmessig angivelse av oppsprekningens struktur og egenskaper. Tilsist er det skissert et forslag til en generell klassifisering av fjellmassens kvalitet basert på bergartenes fasthet og oppsprekningens egenskaper.

5 - 4 - II. SPREKKERS KARAKTERISTIKA. De bruddplanene som sprekkene danner, kan ha oppstått på forskjellige måter, avhengig av de prosessene som har foregått i jordskorpen. Utviklingen og forløpet av sprekkene vil være avhengig av bergartenes egenskaper og hvilken tilstand bergartene befant seg i under sprekkedannelsen. Videre kan senere påkjenninger i jordskarpen ha forandret sprekkenes opprinnelige sammensetning. Det er derfor naturlig at det finnes et stort antall måter sprekkene kan forekomme på. Av den grunn er det hensiktsmessig å karakterisere sprekkene ved de delene de er sammensatt av, nemlig sprekkeplan, sprekkekarakter, sprekkeflater og sidefjell, som vist på fig.. Sprekkens størrelse bestemmes av sprekkeplanets sprekkeåpning eventuelt fylt med sprekkemateriale α θ N sprekkens lengde β bergart sidefjell sprekkeflate sprekkens tykkelse s p r e k k e p l a n sprekkens lengde α = strøk(vinkel) β = fall(vinkel) θ = fallretning Fig.. Skjematisk oppbygning av en sprekk.

6 - 5 - lengde eler utholdenhet, og av sprekkeåpningens tykkelse eller bredde. Sprekkens eler rettere sprekkeplanets orientering angis ved dens strøk og fall eller ved fallretning og fall. Eventuelt benyttes normalen til sprekkeplanet, sprekkenormalen, for å representere planet. Sprekkenormalens orientering angis ved dens strøk og stupning. De forskjellige delene av en sprekk med sine ulike karakteristika, vil alle virke inn på sprekkens egenskaper. En fullstendig måling og beskrivelse av en sprekk vil derfor måtte omfatte alle de karakteristika som er skjematisk framstilt i fig., der det også er antydet hvilken sammenheng det er mellom sprekkens karakteristika og dens egenskaper. SPREKKENS KARAKTERISTIKA SPREKKENS EGENSKAPER SPREKKENS STØRRELSE -lengde/utholdenhet -tykkelse/bredde SPREKKENS KONDUKTIVITET SPREKKENS SAMMENSETNING Sprekkens karakter Sprekkeflatenes beskaffenhet -sammenvokst -lukket -åpen -(material)fylt -ruhet -undulering/planhet -omvandlingsgrad -(mineral)belegg SPREKKEMATERIALETS FYSISKE EGENSKAPER SPREKKENS MEKANISKE EGENSKAPER Fig.. Skjematisk fremstilling av sammenhengen mellom en sprekks karakteristika og dens egenskaper. Observasjonene og målingene av den enkelte sprekkens sammensetning og opptreden danner grunnlaget for den videre behandling og beregning av oppsprekningens og fjellmassens egenskaper. Og som påpekt av Deere et al.(7) og Piteau (8) er det således viktig at det kan utvikles

7 - 6 - retningslinjer og metoder for entydig å kunne beskrive, måle og klassifisere sprekkenes karakteristika ag egenskaper. Barton, Lien og Lunde () har utviklet et system for å beskrive sprekkers karakteristika på som danner grunnlaget for en tallmessig angivelse av sprekkens ruhetsfaktor (Jr) og sprekkens omvandlingsfaktor ( Ja). Ved å ta forholdet mellom disse to parametrene fåes et uttrykk for sprekkens friksjon. Ruhetsfaktoren uttrykker sprekkeflatenes beskaffenhet (ruhet/glatthet og undulering/planhet), mens omvandlingsfaktoren tilsvarende gir uttrykk for sprekkens karakter ( sprekkemateriale ) og til dels sidefjellets beskaffenhet (omvandling og sprekkebelegg). Se forøvrig bilag I. III. OPPSPREKNINGENS KARAKTERISTIKA Oppsprekningen utgjøres som nevnt av det system ag det samvirke som de forskjellige sprekkene danner i fjellmassen. Med de mange ulike måtene sprekker kan opptre på og alle de systemene sprekkene kan kombineres i, resulterer dette i at oppsprekningen kan forekomme på et utall av forskjellige måter, og at dens egenskaper vil kunne variere tilsvarende. Hovedsaklig vil imidlertid egenskapene utgjøres av sprekkenes egenskaper og av oppsprekningens struktur, som antydet på fig. 3. a) Sprekkenes egenskaper. I praksis er det meget vanskelig på en noenlunde overkommelig mate å måle og kombinere ale sprekkenes ulike karakteristika og egenskaper til en samlet eller resulterende egenskap. Som Deere et al. (7) antyder er det som oftest de sprekkene med svakest egenskaper som vil ha størst innflytelse på den resulterende egenskap, og ved forenklet å regne med at alle sprekkene har de samme (svakeste) egenskapene, er det mulig å kunne uttrykke deres resulterende egenskaper tallmessig.

8 - 7 - SPREKKENES RESULTERENDE EGENSKAPER OPPSPREKNINGS- MØNSTER OPPSPREKNINGS- GRAD OPPSPREKNINGENS STRUKTUR OPPSPREKNINGENS EGENSKAPER Fig. 3. Skjematisk fremstilling av hvilke faktorer som bestemmer oppsprekningens egenskaper. Som nevnt tidligere har Barton, Lien og Lunde () utviklet et system til tallmessig å beskrive sprekkenes sammensetning og deres friksjons- eller skjærfasthetsegenskaper. Ved å benytte dette systemet kan sprekkenes resulterende skjærfasthetsegenskaper eller skjærfastheten mellom fjell blokkene således fåes ved å regne at alle sprekkene har samme skjærfasthet som det sprekkesystemet med (Jr/Ja)min eller (Ja/Jr)max. Se forøvrig i bilag I. Den forenklingen som er foretatt vil føre til at den beregnede resulterende skjærfasthet vil være noe lavere enn den virkelige, slik at det vil være "innebygget" en viss sikkerhetsfaktor i beregningene. b) Oppsprekningsmønster. Oppsprekningsmønsteret er bestemt av antallet sprekkesystem som opptrer, av vinklene mellom disse, samt tildels av avstanden mellom de innbyrdes parallelle sprekkene. Det vanligste er at det forekommer tre sprekkesystem

9 - 8 - der ofte det ene er dominerende. Den vanlige beskrivelsen av oppsprekningsmønsteret som angitt av Norsk Bergmekanikkgruppe (0) er beregnet for å benyttes når det opptrer tre sprekkesystem, som vist i bilag II. Når det er flere eller færre sprekkesystem, må det utarbeides ny terminologi, i denne artikkelen er disse oppsprekningsmønstre bare kalt uregelmessig. Beskrivelsen av oppsprekningsmønsteret er meget grov og er derfor lite egnet til å danne grunnlaget for en tallmessig angivelse. Da imidlertid oppsprekningens egenskaper for en stor del vil være avhengig av antallet av sprekkesystem eller av forskjellig orienterte sprekker som opptrer, er det hensiktsmessig å karakterisere oppsprekningsmønsteret tallmessig ved antallet av de sprekkesystem som danner oppsprekningen. I felten kan ofte vinklene mellom sprekkene grovt anslås. En nøyaktigere beregning av vinklene kan foretas ved hjelp av Wulff's stereografiske nett, dersom sprekkenes orientering er kjent. Dette er vist i eksempel og i bilag III. Vanligvis angis oppsprekningsmønsteret ved å plotte sprekkene i en sprekkerose eller et stereografisk nett. Fordelene ved det siste er at man da kan foreta vinkelberegninger (Wulff's nett) eller statistiske analyser (Schmidt's nett). Plotting og behandling av sprekkene er enklere når sprekkenes orientering angis ved fallretning/fall. c) Oppsprekningsgrad. Oppsprekningsgraden er bestemt av hvor tett sprekkene opptrer i fjellmassen. Som skjematisk framstilt på fig. 4 regnes oppsprekningsgraden i mange tilfelle å ha størst innflytelse på fjellmassens egenskaper. Av den grunn er det særlig viktig at denne parameteren kan angis entydig, og at den gir et riktig bilde av oppsprekningens tredimensjonale karakter, samt at den dekker flest mulig av alle de variasjoner som kan forekomme.

10 - 9 - Bergartenes mekaniske egenskaper Bergartenes konduktivitet FJELLMASSENS MEKANISKE EGENSKAPER FJELLMASSENS KONDUKTIVITET Sprekkenes mekaniske egenskaper Oppsprekningsmønster Oppsprekningsgrad Sprekkenes konduktivitet Fig.4. Skjematisk fremstilling av de forhold som innvirker på fjellmassens egenskaper. Dobbeltstrek antyder større innflytelse. Ut fra observasjoner av fjellblotninger er det vanlig å benytte midlere sprekkeavstand eller sprekkefrekvens for det mest dominerende sprekkesystemet som mål for oppsprekningsgraden. Disse metodene lider av den svakhet at de ikke tar hensyn til de andre sprekkene som måtte forekomme. Systemene bar dessuten den ulempe at angivelsen lett kan bli skjønnsmessig, særlig når det opptrer flere dominerende sprekkesystem, eller der det forekommer mange villsprekker. På borekjerner er det vanlig å benytte RQD (Rock Quality Designation) eller sprekkefrekvens som mål for borekjernens og fjellmassens oppsprekningsgrad. RQD er utviklet for å uttrykke oppsprekningens stabilitetsmessige kvalitet, og den angir således bare en del av oppsprekningens store variasjonsområde. Lite oppsprukket fjell og sterkt oppsprukket fjell blir således bare grovt karakterisert ved RQD.

11 - 0 - IV. KARAKTERISERING AV OPPSPREKNIHGSGRADEN VED SPREKKETALLET Ut fra behovet for å kunne benytte en metode eller et system til å angi oppsprekningsgraden på, som på en entydig definert måte gir et riktig bilde av oppsprekningens tre-dimensjonale karakter, er det såkalte sprekketallet utviklet. Samtidig som dette er lett å beregne, er det basert på enkle sprekkeobservasjoner og sprekkemålinger som det er vanlig å foreta ved ingeniørgeologisk kartlegging. på fig. 5 er det vist et blokkdiagram av en fjellmasse som er gjennomsatt av tre sprekkesystem der a, a, og a3 er avstanden mellom sprekkene i de respektive systemene. Sprekkene avgrenser fjellblokker hvis størrelse er avhengig av sprekkeavstandene, som vist til høyre på figuren. Sprekkefrekvensen for det enkelte systemet er henholdsvis l/al, /a og /a3 med benevningen antall sprekker pr. lengdeenhet. Det totale antall sprekker som gjennomsetter en volumenhet av fjellmassen, sprekketallet (Jv), blir følgelig summen av sprekkefrekvensene, altså Jv = l/al + /a + /a3 (I) med benevningen antall sprekker/volumenhet ENHETS FJELLBLOKK a3 a3 a a a a Sprekkesystem nr. Sprekkesystem nr. Sprekkesystem nr. 3 Fig. 5 Blokkdiagram av en fjellmasse gjennomsatt av tre sprekkesystem.

12 - - Ut fra observasjoner av sprekkeavstandene for de sprekkesystem som forekommer, kan altså sprekketallet lett beregnes. Ofte forekommer imidlertid sprekker som ikke opptrer i system, såkalte villsprekker, og for utregningen er det hensiktsmessig å regne at også disse opptrer i system, men med stor sprekkeavstand, f. eks. 5 meter. Se forøvrig eksempel og blag III. I de tilfellene der det hovedsaklig opptrer villsprekker, er det lettest å beregne sprekketallet ut fra det antallet sprekker som finnes pr. flateenhet av fjelloverflaten. Dersom det forenklet regnes med at sprekkene er noenlunde likt fordelt i fjellmassen, vil sprekketallet kunne finnes ved å multiplisere det målte antallet sprekker på fjelloverflaten med 3/. Dette fordi to-dimensjonale målinger omregnes til tre-dimensjonale, se eksempel 3 i bilag III. Innen et fjellmassiv vil sprekkeavstandene variere innen visse grenser, og oppsprekningsgraden vil derfor variere tilsvarende. Ved at sprekketallet regnes ut for henholdsvis største og minste sprekkeavstand for de enkelte systemene, kan dermed oppsprekningsgradens variasjonsområde beregnes, som vist i eksemplene i bilag III. Sprekketallet er av forfatteren benyttet i ca. 4 år, og er funnet meget brukbart ved at det kan karakterisere nær alle de typer oppsprekning som kan forekomme i Norge. V. SAMMENHENG MELLOM SPREKKETALLET OG ANDRE ANGIVELSER AV OPPSPREKNINGSGRADEN. Som nevnt foran er sprekketallet basert på sprekkeobservasjoner i felten. På borekjerner kan også sprekketallet grovt beregnes under forutsetning av at oppsprekningen er noenlunde uniform, idet det da vil være 3 ganger så stort som borekjernens sprekkefrekvens. (Overgang fra en-dimensjonale til tre-dimensjonale målinger). Mellom RQD og sprekketallet foreligger en tilnærmet teoretisk korrelasjon ved overgangsformelen RQD = 5-3.3Jv (RQD < 00) (II)

13 - - eller Jv = 35 - RQD/3.3 (III) RQD = 5-3.3RQD sprekketall (Jv) som vist i diagrammet i fig. 6. Fig. 6. Sammenheng mellom RQD og sprekketallet. Mellom sprekkefrekvens eller midlere sprekkeavstand og sprekketallet kan det vanskelig settes opp noen fast overgangsformel, da disse målemetodene som nevnt tidligere ofte er skjønnsmessige. Som oftest er det sprekketavstanden for det mest gjennomsettende sprekkesystemet som er lagt til grunn for målingen. Det anslås derfor at sprekketallet er mellom.5 og ganger større enn sprekkefrekvensen. Klassifisering av sprekketallet er for en stor del basert på de foreliggende klassifiseringer av sprekketavstand og sprekkefrekvens. Dette er vist i fig. 7, der sammenhengen mellom de to målemetodene bare er anslagsvis. Klassifisering av oppsprekningsgraden ved sprekketallet kan dermed inndeles i Jv < meget liten oppsprekningsgrad Jv = -3 liten oppsprekningsgrad Jv = 3-0 moderat oppsprekningsgrad Jv = 0-30 stor oppsprekningsgrad Jv > 30 meget stor oppsprekningsgrad

14 - 3 - very broken broken blocky massive very close close moderately close wide very wide meget liten liten medium höy meget höy ekstra höy COATES 965 DEERE 963 BROCH sprekkeavstand (cm) 3 sprekketall (antall sprekker / m ) 3 0,6 0,3 meget stort stort moderat lite meget lite Fig. 7 Sammenheng mellom klassifisering av sprekkeavstand og sprekketall, tildels basert på data fra Deere et al (?). Ved Jv < 0.5 betegnes ofte fjellmassen massiv, mens den tilsvarende betegnes oppknust ved Jv > 60. VI. ANVENDELSE A V SPREKKETALLET. Siden både sprekketallet og fjellblokkenes størrelse varierer med tettheten av sprekkene, vil det eksistere en sammenheng mellom disse. Sprekketallet er imidlertid også avhengig av fjellblokkenes form, dvs. hvilket oppsprekningsmønster som opptrer. Dette må det derfor tas hensyn til dersom den nøyaktige størrelsen på fjellblokkene skal beregnes, slik det framgår av fig. 8. Både forholdet mellom sprekkeavstandene og vinklene mellom sprekkesystemene vil avgjøre størrelsen. Dersom volumet av en rettvinklet fjellblokk er Vo, vil volumet av en skjevvinklet fjellblokk med de samme sprekkeavstander være Vo V = sinα sin β sinγ (der α, β og γ er vinklene mellom de tre sprekkesystemene) Det er sjelden at vinklene blir mindre enn 50 g, og dersom alle vinklene er 50 g, blir V =.8 Vo

15 m m 3 50 :: :: ::5 :3.5:3.5 ::8 :5:5 :8:8 :: a3 α a β γ a :: 0 dm 3 5 V = Vo sin α. sin β. sin γ Vo = a. a. a3 ::x fjellblokkstørrelse Vo dm dm dm 3 50 :x:x 0 dm 3 5 dm dm dm sprekketall (ant. sprekker/m ) Jv MEGET LITEN LITEN MODERAT STOR oppsprekningsgrad MEGET STOR Fig. 8 Sammenheng mellom sprekketallet og størrelsen På fjellblokkene for forskjellige oppsprekningsmønstre.

16 - 5 - Med en vinkel rett og to vinkler på 50 g, slik det ofte er tilfelle ved spissvinklet oppsprekningsmønster, blir V = Vo Ofte er det imidlertid villsprekker som til en viss grad bestemmer fjellblokkenes form, og det er da vanskelig å bestemme deres nøyaktige form ifølge diagrammet i fig. 8. Som oftest får man en tilstreklig nøyaktig bestemmelse av størrelsen ved forenklet å beskrive fjellblokkenes form etter hvorvidt de er kubiske, langstrakte eller plateformete og så benytte de tilhørende heltrukne kurver i fig. 8. Oppsprekningens struktur består som nevnt tidligere av en kombinasjon av oppsprekningsgrad og oppsprekningsmønster, og den kan derfor tallmessig uttrykkes ved produktet av sprekketallet (Jv) og faktoren for antall sprekkesystem (Sn) Sj = Jv Sn (V) Verdiene for Sn er satt opp i bilag II. Barton, Lien og Lunde () uttrykker oppsprekningens struktur tallmessig ved korrelasjonen RQD S = (VI) Jn der også Jn er en tilsvarende faktor for antall sprekkesystem, se bilag II. Ved å benytte de angitte verdiene for Sn og Jn vil sammenhengen mellom (V) og (VI) kunne uttrykkes ved RQD 00 = (VII) Jn Jv Sn Dette er vist i fig. 9. Ved a koble sammen uttrykkene for oppsprekningens struktur og sprekkenes egenskaper, vil oppsprekningens egenskaper kunne uttrykkes ved J = Jv Sn (Ja/Jr)max (VIII) Ved "normal" oppsprekning, dvs. tre sprekkesystem, plane og middels ru sprekkefater med friskt sidefjell og uten sprekke- materiale, vil Sn, Ja og Jr alle være lik, slik at J = Jv.

17 Jv Sn Jv. Sn RQD Jn Fig. 9. Teoretisk sammenheng mellom RQD/Jn og Jv Sn. Som tidligere nevnt utgjør bergartene materialet i en fjellmasse, mens oppsprekningen danner svakhetsplan som deler opp dette materialet i avgrensete fjellblokker. Fjellmassens mekaniske egenskaper vil således være resultanten av bergartenes og oppsprekningens egenskaper på en slik mate at 0kende fasthet av bergartene vil styrke, mens økning av oppsprekningens egenskaper vil svekke fjellmassens egenskaper. Ut fra bergartenes fasthet

18 - 7 - og oppsprekningens egenskaper som er angitt angs henhodsvis x-aksen og y- aksen i fig. 0, kan de tihørende punkter for fjemassen pottes. Tamessig kan fjelmassens mekaniske egenskaper eer kvalitet uttrykkes ved bergartenes fasthet σ RMQ = = (IX) oppsprekningens egenskaper J (der RMQ er Rock Mass Quaity) I diagrammet i fig. 0 er de stipete injene angitt for verdiene av RMQ = σ c /J, der σ c står for bergartenes enaksete trykkfasthet. Ettersom bergartenes egenskaper bare i begrenset grad kan overføres gjennom sprekkene, vil det oftest være oppsprekningen som vi virke sterkest inn på RMQ.. Dette vi komme til uttrykk i (IX) ved at J har et angt større variasjonsområde - vanigvis meom 0. og 00 (Jmax/Jmin = 000) - enn σ c, som normat varierer meom 5 og 300 MN/m (σ c max / σ c min = 60). På grunnag av verdiene av RMQ kan fjellmassens generee kvaitet kassifiseres. Denne er imidertid ikke utprøvd i praksis og inndeingen er derfor bare foreøpig. RMQ < > 600 FJELLMASSENS KVALITET ekstra dårig (svakhetssone) meget dårig dårig middels god meget god ekstra god Da RMQ er avhengig av ae de parametrene som er antydet i fig. 4, vi den uttrykke de vesentigste forhod som innvirker på fjemassens egenskaper, og dette vi innebære at den dekker angt de fleste typer fjemasser som kan forekomme. Samtidig er de forskjeige parametrene relativt lette og enkle å bestemme, slik at systemet vi være brukbart i praksis.

19 oppsprekningens egenskap (J = Jv Sn Ja / Jr ) ,8 σc / J ,3 0, 0, 0,08 0,06 0,03 0,0 0, enakset trykkfasthet ( σc ) MN/m 0,3 0,4 0,6 0, punktlaststyrke ( I s ) MN/m Fig. 0 Karakterisering av fjellmassene ved bergartenes fasthet og oppsprekningens egenskaper.

20 - 9 - REFERANSER. () Barton,N., Lien,R., Lunde,J. (974). Analysis of rock mass quality and support practice in tunneling, and a guide for estimating support requirements. Norges geotekniske institutt, intern rapport () Korhonen, K.-H., Gardemeister,R., Jääskeäinen,H., Niini,H., Vähäsarja,P. (974). Rakennusalan kalioluokitus. (Bergklassifisering for byggebransjen). Vation teknilen tuktituskeskus geoteknikan laboratorio, tiedonanto nr. (3) Broch, E. (97). Fjeets mekaniske egenskaper. Forelesningskompendium i ingeniørgeoogi, NTH, Trondheim. (4) Broch,E. (97). Klassifisering av fjeets mekaniske egenskaper ved punktlastmetoden. Teknisk Ukeblad nr. 8/97. (5) Whitten, E.H. Timothy. (966). Folded rocks. Rand McNally & Company, Chicago. (6) Bergman, S.G.A. (965). Funksjonel bergklassifisering. IVA meddelande nr 4 pp.5-8. (7) Deere, D.U., Monsees,J.E., Peck,R.B., Schmidt,B. (969). Design of tunnel liners and support systems. Office of High Speed Ground Transportation, U.S. Department of Transportation, Washington. (8) Piteau,D.R. (973). Characterizing and extrapolating rock joint properties in engineering practice. Rock Mechanics, Suppl., 973. (9) Price, N.J. (966). Fault and joint development in brittle and semi-brittle rock. Pergamon Press, London. (0) Norsk Bergmekanikkgruppe (974). Terminoogi, definisjoner og karttegn innen fagene bergmekanikk og ingeniørgeologi. Tapir, Trondheim. () Barton, N. (973). A review of the shear strength of filled discontinuities In rock. Fjellspregningsteknikk, Bergmekanikk, Tapir, Trondheim.

21 - 0 - () Barton, N. {973). Review of a new shear-strength criterion for rock joints. Engineering geology, 7 {973) pp (3) Franklin, J.A., Broch, E., Walton, G. (97). Logging the mechanical character of rock. Trans. Instn. Min. Metall. {Sect. A : Min. industry) 80, 97.

22 - - Bilag I KONTAKT MELLOM SPREKKEFLATENE FØR 0 cm SKJÆR Verdiene av sprekkenes ruhetsfaktor (Jr) og sprekkenes omvandlingsfaktor (Ja). Type Jr Sprekkefatenes beskaffenhet A 4 Diskontinuerlige sprekker B 3 Ru og unduerende eller uregemessige s)rekker C Glatte og undulerende eller uregelmessige sprekker D.5 Undulerende sprekker med glidespeil E.5 Ru og plane sprekker F.0 Glatte og plane sprekker G 0.5 Plane sprekker med glidespeil INGEN KONTAKT MELLOM SPREKKE- FLATENE VED SKJÆR H J.0(nom).0(nom) Sone med leire som er tykk nok til å forhindre kontakt melom sprekkefatene Sone med sandige, grusige eler oppknuste Materialer som er tykke nok ti å forhindre kontakt ;nelom sprekkeflatene KONTAKT MELLOMS PREKKEFLATENE Type Ja Sprekkens karakter A 0.75 Sammenvokste sprekker B.0 Friske, uomvandlete sprekkeflater, evt. rustfarget C.0 Svakt forvitrete sprekkeflater uten leire, evt. med bestandig/uoppløselig sprekkebelegg. D E Sprekkebelegg av leirhodig sand eller silt Sprekkebeegg av oppøseige eirmineraler eer av mineraler med lav friksjon (illitt, kloritt, talk etc.) KONTAKT MELLOM SPREKKEFLATENE FØR 0 cm SKJÆR INGEN KONTAKT MELLOMSPREKKEFL ATENE VED SKJÆR F G H J K L M N O P R Sprekkemateriale av sandpartikler, leirfrie bergartsfragmenter etc. Sterkt overkonsolidert sprekkemateriale av uoppløselige leirmineraler. (se også type K og O) Middels ti avt overkonsolidert sprekkemateriae av lett oppøseige leirmineraler (se også type L og P) Sprekkemateriale av sveleleire. (Verdien av Ja avhenger av innholdet av svellende leirmineraler, se M & R) Soner eller band av (oppknuste) bergartsfragmenter og leire med oppbygning henholdsvis etter type G, H og J. Soner eler bånd av siltig eller sandig leire, men med lavt leirinnhold (Uoppøselig). Kontinuerlige soner eller bånd av leire med oppbygning henholdsvis etter type G, H og J. Verdiene av Jr og Ja etter Barton, Lien og Lunde ().

23 - - Bilag II Verdien av faktorene Jn og Sn avhengig av antallet sprekkesystem som opptrer Jn Sn ANTALL SPREKKESYSTEM OPPSPREKNINGSMØNSTER Enkelte villsprekker 0.5 Et sprekkesystem Et system pluss villsprekker To sprekkesystem To sprekkesystem pluss villsprekker 9 Tre sprekkesystem.5 Tre sprekkesystem pluss villsprekker 5 Fire eller flere sprekkesystem 0 3 Oppknust fjell - Uregelmessig - Rettvinklet (parallellepipedisk) - Spissvinklet (rombisk) - Søyleformet - Skjevvinklet - Uregelmessig Som sprekkesystem regnes parallellorientert sprekker med innbyrdes avstand mindre enn 5 meter. Verdiene av Jn etter Barton, Lien og Lunde ().

24 - 3 - Bilag III EKSEMPLER PÅ UTREGNING AV SPREKKETALLET OG ANVENDELSE AV DETTE BELYST VED 3 EKSEMPLER Eksempel Foto Oppsprekning av granitten i eksempel. I en granitt opptrer 3 sprekkesystem (se foto) som danner et rettvinklet oppsprekningsmønster. SPREKKE- SYSTEM SPREKKES ORIENTERING SPREKKEAVSTAND (cm) SPREKKEFREKVENS (sprekker/m) SPREKKENES EGENSKAPER nr. strøk/fall max midl min min midl max Ja Jr Ja/Jr 3 30/00 50/00 90/0V villsprekk 80/30NV Jv = (Ja/Jr)max =.3 Med et midlere sprekketall på.9, kan oppsprekningsgraden karakteriseres som liten Vinklene mellom de tre sprekkesystemene (som i felten ble anslått til ca. 00 g ) kan beregnes ve hjelp av Wulff s stereografiske nett Som vist på fig. blir vinklene, = 85 g,3 = 90 g,3 = 95 g

25 - 4 - N 40 0 N V 3 g g 85 g Ö 80 V Ö 80 S S 0 WULFF S STEREOGRAFISKE NETT Fig. Sprekkenormalen plottet ved hjelp av Wulff s stereografiske nett. Lengden på de buete linjene mellom punktene angir vinklene mellom sprekkene, og de kan finnes ved Wulff s nett. Fjellblokkenes form ut fra midlere sprekkeavstand blir ::, og da det er nærmest rettvinklet oppsprekningsmønster, blir midlere sprekketall 3 lik V =.5 m 3 Med 3 sprekkesystem pluss villsprekker er Sn ifølge bilag II lik.5, og med (Ja/Jr)max =.3 samt σ c = 80 MN/m, blir σ c σ c RMQ = = J Jv Sn(Ja / Jr) max 80 = = Fjellkvaliteten kan etter dette karakteriseres som god.

26 - 5 - Eksempel I en stripet gneis opptrer et gjennomsettende sprekkesystem etter bergartens foliasjon. Dessuten opptrer et steiltstående sprekkesystem og enkelte villsprekker. SPREKKE- SYSTEM SPREKKES ORIENTERING SPREKKEAVSTAND (cm) SPREKKEFREKVENS (sprekker/m) SPREKKENES EGENSKAPER nr. strøk/fall max midl min min midl max Ja Jr Ja/Jr 3 villsprekk 4 villsprekk 80/60 0/90SØ 50/80NØ 80/0SØ Jv = (Ja/Jr)max = Med et midlere sprekketall på 4.9 vil oppsprekningsgraden kunne karakteriseres som normal. Vinkelen mellom de to sprekkesystemene er vist i fig. ved hjelp av Wulff s stereografiske nett funnet til å være 5 g, tilsvarende er vinkelen mellom de to villsprekkene funnet lik 00 g. N 4 V 00 g Ö 5 g 3 S Fig. Sprekkenormalene plottet ved hjelp av Wulff s stereografiske nett, og vinklene mellom henholdsvis de to sprekkesystemene og de to villsprekkene er funnet ved hjelp av det samme.

27 - 6 - Fjellblokkene har plateform med forhold ca. :8:8 på grunn av det ene gjennomsettende sprekkesystemet med liten avstand i forhold til det andre sprekkesystemet, og da vinklene mellom de to sprekkesystemene er nær 00 g, blir fjellblokkstørrelsen ved det midlere sprekketallet på 5 lik: V = m3 Med sprekkesystem pluss villsprekker er Sn = 0.75, og da (Ja/Jr)max = samt at gneisen antas å ha en enakset trykkfasthet på 50 MN/m, blir: σ c σ c RMQ = = J Jv Sn(Ja / Jr) max = = = dvs. fjellmassenes kvalitet kan betegnes som god. Eksempel 3. Oppsprekningen av en hornfels består hovedsakelig av villsprekker. Antallet sprekker som gjennomsetter et visst areal av en fjellblotning er målt på 3 forskjellige steder. STED Nr. 3 ANTALL SPREKKER AREAL m ANTALL SPREKKER stk/m.7.9 SPREKKETALL stk/m Sprekketallets variasjonsområde Jv =.5-3 (Det er her forutsatt at sprekkene er noenlunde likt fordelt i fjellmassen.) Fjellblokkenes størrelse blir, når det antas at de har noenlunde kubisk form: V =.5 m3 Med mange forskjellig orienterte villsprekker regnes Sn =. Når det videre antas at (Ja/Jr)max = og hornfelsens enaksete trykkfasthet er lik 50 MN/m blir: σ c σ c RMQ = = J Jv Sn(Ja / Jr) max 50 = = Fjellmassens kvalitet kan etter dette karakteriseres som god.