GRAFICKA METODA ANALIZE NAJPOVOLJNIJEG POLOZAJA OTKOPNE FRONTE U ODNOSU NA TEKTONSKI SKLOP I STABILNOST STIJENSKE MASE

Abstract

The rock mass discontinuity, being one of the basic tectonic fabric characteristics, has been elaborated with graphical determination in relation to rock mass stability. The method enables solution of the basic elements which are important for rock slope design and determination of excavation front position in hard fractured rocks. [PUBLICATION ABSTRACT]

Headnote

Kljucne rijeci: Graficka metoda, Tektonski skJop, Diskonlinuiteti, Stabilnost, Polozaj otkopnc fronte

Diskontinuiranost stijenske raase kao jedno od os-novnih obiljezja tektonskog sklopa obradena je gra-fickc-m metodorn analize najpovoljnijeg; polozaj a otkopnc- fronte u odnosu na stabilnost stijenske mase.

Metoda rjesava osnovne elemente vazne za projek-tiranje polo'zaja i nagiba kosina otkopnih [ronli kod cvrstJh raspucalih stijena.

Key-words: Graphical method, Tectonic fabric, Discontinuities, Stability, Excavation front position

The rock mass discontinuity, being one of the basic tectonic fabric characteristics, has been elaborated with graphical determination in relation to rock mass stability.

The method enables solution of the basic elements which are important for rock slope design and determination of excavation front position in hard fractured rocks.

Uvod

Metoda grafi&ke analize najpovoljnijeg polo-zaja otkopne fronte pogodna je kod detaljiiih istrazivanja stabilnosti, kao prelinnnarna, ali i u loku pracenja razvoja ekspLoataci j c 'kod ne-slabilnuh stijenskih masdva. Temelji se na pro-cjeni tektonskog sklopa stijenske mase. Kord'sti se na leziStlma minerakiih sirovina koja se eks-ploatiraju povrsinskim kopovima, a kod kojih se primjenjuje etazni sistem otvaranja i eks-ploalacije. Takoder se moze primijeniiti i 'kod ostalih rttdarsko-gradevinskih zahvata u cvrs-tim stujenama kod kojih postoji polencijalna opasnost od nckontroliranog obrusavanja stijenske mase u toku masovnih minrranja i po-slije.

U lom pogledu obavljena su istrazivanja na povrsinskim kopovima-kamenolomima dolomi-ta, vapnenca i lapora, a primjeri analize prika-zani u ovom radii odnose isc na kamenolom do-lomita Dolje kraj Zagreba. Analiza je radena prema Hoek-u i Bray-u (1974), koji su pored veceg broja autora najdetaljnije razra-dili nacin primjene ove metode.

Nekontrolirana obruSavanja duz kosina na dijelovima etaza tehnicko-ekonomski vrlo ne-povoljno utjecu na plan i program ek'sploata-cije nekog lezista, odnosno na rudarsko-grade-vinske zahvate. Projektiranje i izvodenje strmi-jih etaza vodi k ekonomioriijem radii, jer se kod eksploatacije mineralnih sirovina olkopa-va manje povrsinske jalovine. Kod dzrade raz-nih usjeka i zasjeka time se takoder smanjuje kolicina otkopanog matenijala, sto povoijno utjece na Iroskove izvedenih radova. Medutim. ikod strmijih radnih kosina etaza postoji stal-na opasnost od loma i obrusavanja stijenske mase. Prema tome, geometrija projektiranih radnih i zavrsnih kosina etaza direkt.no utjece tna efconomicnos't i sigurnost kod spomenutih radova.

Istrazivan je stabilnosti kosina je kompleksan posao, jer obuhvaca poznavanje vise razliciitih discipUna, tako da rad na terenu i u laborato-riju zahtijeva:

- izdvajanje potencijaln-ih 'mjesta sloma i obrusavanja,

- urvrdivanje tipa nestabilnosli, tj. da li je to lokalni silom na jednoj etazii niz dva diskon-tinuketa, ili pak prdko nekoliko etaza, te da li je u pitanju tektonski jace raspucana zona ill su to rasjedi i pukotine,

- utvrdivanjc kontinuiteta i sirine odrede-one strukture,

- ltvrdivanje .prosjeone orijentacije spo-imenutih stru'ktura,

- utvrdivanje njihovog minimal nog i maksi-malnog npada,

- utvrdivanje foliaoije, zona smicanja, mi-lonits'kih prevlaka, ispune, hrapavosti dodirnih odnosno kontaktnih povrsina,

- crtanje i prikazivanje stereografskih pro-jekcija struiktura,

- poznavanje petrografokdh svojstava sti-fjena,

- poznavanje i utvrdivanje geomehanickih svojstava stijena,

- izradu studija 'stoma kosina i stabilno.sti,

- istrazivanje i poznavanje hidrogeoloskih i Inzenjersko-geoloSkih svojstava stijena,

- poznavanje seizmienosti terena i seizmic-nosti kod miniranja,

- poznavanje geoloske grade i regionalnm struktura terena.

Osnovni elementi metode

To su prvenstveno sva oslabljena mjesta, odnosno preltidi u stijens'ko-j masi, tj. disikonti-nuiteti i to pukotine, slojevilosl, rasjedi I tek-?tonsfoi razdrobljene zone. Glavn-i diskontinui-teti, odnosno strukturni planarni elementi koji utjeeu na ponasanje pojedinih kosina oka-rakterizirani su preferiranom orijentacijom i upadam. Kontirajitet spomemuti'n elemenata ima utjecaj na velioinu potencijalne zone ob-rusavanja, te na propusnost, odnosno hidrau-lioku povezanost stijens'ke mase. Ispuna spo-menutih zona moze biti materijal iz rastopina ili je posljedica kemijskog trosenja isa znatnim, prvenstveno negativnim utjecajem na atpor-nost na smicanje. Kontaktne 'povrsine duz zona mogu biti glatke, odnosno razli£ito brapave, zupcaste, te nazubljene i zrnatc, Od posebnog je znacenja pruzanje i nagib radnih kosina po-stojeoih etaza. Pri tome treba razlikovati nagib radne 'kosine postojece etaze u izvedbi od na-giba radne ikosine projektirane etaze, te njihov utjecaj na projektirane i izvedene nagibe za-vrsnih kosina svih etaza. Kod toga je potrebno koristiti kut unutrasnjeg irenja (tp) koji se do-biva geomehanickim istrazivanjima, a sluzi kod stereografske projekcije za konstrukciju 'kruga unutrasnjeg trenja kao granicne vrdjednosti na-giba kosine.

Osnovni tipovi nestabilnosti kosina

Razlizite tipove nestabilnasti kosina moguce je najbolje uociti na otvorenim povrsinskim ko-povima. Njihov utjecaj ocituje se s razlicitim efektima na projektiranje obiika i razvoja ko-pova. Prema Patton-u i Deer-u (1970) osnovni tipovi nestabilnosti mogu se podijeliti u tri kategorije {si. 1):

I. - lokalni slom samo pretko jedne etaze,

II. - siroki klinasti slom preko vise etaza,

III. -slom uslijed smicanja i premjestanja stijenske mase preko nekoliko etaza.

Prvi tip moze uzrokovati zastoj u radovima od nekoliko dana. Nastaje niz jedan Hi vise diskontinuiteta. Smanjenje lokalnih lomova po-stize se pravilnim oblikovanjem ikosina etaza.

Drttgi tip nastaje kada postoje dva ili vise ja-ce izrazenih diskontinuiteta, primjerice, jako izrazena slojna ploha ili kombinacija pukotine s rasjedom. Slom se nece dogoditi ta'ko dugo dok eksploataci'jom presjek pukotine i rasjcda ne izbije na kosini nesto iznad najdonje etaze. Ovaj tip nestabiilnosti moze prouzrociti zastoj od mjesec a vise dana.

Treci tip nastaje kada postoji siroka jako raspucana tektonska zona sklona smicanju i obrusavanju bez nekih odredenih pravUnasti.

Prvi i drugi tip nestabilnosti ikosina pogodni su za analizu grafickim metodama razvijenim u sklopu mehanike stijena, dok je treci tip moguce obradivati uobicajenim metodama na os-novu primjene mehanike stijena.

Potrebno je jos istakmiti i cetvrti tip nesta-bi'lnih klinova 'koji je dosta £est u nekhn nasim kamenolomima. Ovaj je tip prikazan na slid. 2, a karakteristican je za stijensike masive kod kojih slojevitost pada u smjeru nagiba otkopne fi"onte. Po intenzitetu odgovara prvom i dru-gom tipu.

Izrnedu spomenutih tipova klinova sklonih obrusavanju moguci su razni pvijelazi i kombi-nacije.

Stvarni broj potencijalnih i obrusavanju sklonih mjesta u obhku klinova moze se izra-ziti razlicitim parovima diskontinuiteta. Potpu-ni broj mogucih kombinacija je n (n-1)/2 ako je »n« broj diskonlinuiteta. Ukoliko imamo 50 mjerenja upada i pruzanja diskontinuitela, ta-da imamo 1225 mogucih kombinaoija, Srecom, toliki broj klinova ne moze klizati pojedinaono s obziiiom na vlastitu geometriju i njen polozaj u stijenskoj masi u odnosu na kosinu elaze.

Prema Pentz-u (1971) na slid 3 pri-kazani su razni tipovi klinova koji mogu, odnosno ne mogu, klizati duz kosine naikon sto je prekoracena graniona ovrstoca ?stabilnosti. Kllmovi oznaka od 1-6 na slica 3 skloni BU ob-nisavanju ukoliko je prekoracena graniona cvr-stoca stijene, uz tvvjet da je 0 ... a (pri ce-mu je β nagib presjecnice, a a nagib radme ko-B-ine etaze). Kod klina oznalke 7 slom nije mo-guc jer presjeonica ne Izlazi na kosini etaze. Isto vazi za klinove oznaka od 8-11 kod kojih slom i obrusavanje nije moguce, jer je nagib presjecnice veoi od radne kosine etaze.

Klinovi koji se forrwkaju na rubovima kosi-"ia i etaza najCesce imaju oblik itetraedra. Prema Hocking-u (1976) moze se razlikova-ti jednoslntko i dvostruko klizanjc klinova u obliiu tetraedra. Na slici 4 prikazana su oba Bpomenuta tipa. Ako smjer upada jednog od diskonlinuiteta, 'ravnine 1 ill 2, lezi izmedu smjera upada kosine i linije presjeka ravnina 1 ili 2, onda ce se klizanje tzvrSiti duz ravnine 1 ili 2, odnosno u ovom slucaju duz ravnine 2 (si. 4a). U protivnom, ako ovi uvjeti nisu zado-voljeni, klizanje ce se odvijati duz linije presjeka ravnina 1 i 2 (si. 4b).

Geoloske i ostale karakteristike stijenskog masiva

LeziStc dolomita Dolje nalazi se u naslaga-ma srednjeg i gornjeg tnijasa (To,3) 'koje se pro-tezu ikao zona siroka 500 do 600 m, pravcem jug-sjever, kao dva morfoloski izrazena grebena izmedu kojih je jara'k (Si kid, Basch i 5 i in u n i c, 1979). Oba su grebena zasjecena eksploatacijom duz otkopne fronte kamenolo-ma pruzanja zapad-istok. U zapadnom bloku povrsinskog kopa jasno se uocava da se u Iezistu izmjenjuju slojevi svjetlije i lamnije sive boje. Slojevi su subvertikalni, verlikalni, mje-stimice blaze polozeni a mjestimice prebadem. Pruzanje im je istok-zapad a upadaju na jug. Dolomit je u Iezistu mjestrmice tektonski vrlo poremecen.

Prerna spomenutim autorima i P r e 1 o-govicu (1970) na sirem podrucju kamenolo-ma dominiraju rasjedi pruzanja SZ-JI j SSZ -JJI, Moze se pretpostaviti da su ostali glavni rasjedi duz doline potoka Dolje, te duz jaraka ijzmedu dva grebena i i&todno od zapadnog grebena (Srednjaka).

LeziSte je sedimentnog postanka. Kamena masa sastoji se iskljucivo od kasnodijagenet-skog dolomita slojcvite grade, debljine slojeva od mikroslojevitosli do slojeva debljine 45 cm. Duz mikroslojevitosti ne dolazi do odvajanja. Te iplohe ne predslavljaju prirodne plohe dis-kontinuiteta, Do odvajanja u preteznom dijelu lezista dolazi duz slojnica koje su medusobno udaljene od 3 cm na vise. Dolomit je mjestimi-ce prosaran karakteristicnim spletom finih pu-kotinica vezanim uz njegovu strukturntt gradu, duz'kojih dolazi do paralelopipednog raspada-nja od milirnetarskih dimenzija do nekoliko centimetara. Raspadnuti komadidi Emaju oblik romboedara ostrih bridova.

Stijensku masu u lezigtu Dolje karaktenizJra pulkotinski mikroporozitet. Zbog sklonosti dolomita drobljenju, usitnjavanju i raspadanju u grus, ii dolomitu nisu uocene nefke znacajnije zone karakteristione za brze kretanje vode kao u vapnencima. Vada se u dolomitu krece ali isporije nego u nekim dnigim 'stijenama s ka-Takterislicnim pukotinskim porozitetom. Pu-kotinska je poroznos-t izrazenija duz slojevi-tosti.

Pukotinski sistemi, rasjedanja i rasjedne zone cesto markirane limonitnom supstancijom, te upadanje slojeva prema jugu od 62° do 75° (mjesitimice 54°), glavna su kara'kteristika dije-la leziSta koje se sada eksploafcira.

U Iezistu mozemo razlikovati mikro i maikro raspucanost. Mikro raspucanost je vezana za vec spomenute milimetarske i centimetarske dimenzije uz pretpostavku da je nastala zbog struktume karaik'teristike dolomita, prije sve-ga njegove romboedarske kalavosti. Ova se i-as-pucanost uocava vrlo cesto, medutim, ne moze se usvojiti pravilo da se uvijek podudara s ja-ko izrazenim pukotinskim sistemima u Iezistu, odnosno s roakro raspucaloscu.

Od najvaznijih inzenjerekogeolosfcih karakte-ristika u Iezistu treba spomenuti da zbog uagi-ba slojnib ploha (si, 5), koji je trenutno manji od nagiba radnih kosiua ctaza (70°), na lijevoj i desnoj strani kamenoloma, u odnosu na sre-disnji jarak, dolazi do nekontroliranog obru-^avanja i klizanja stijenske masc prilikom ma-sovnib miniranja, a i poslije. Dok je kut nagiba slojeva bio veci od 70" kosinc su bile stabilne, Sada kad nagib slojeva iznosi 623 do 67° (mje-stimice 54°), u Iezistu dolazi do klizanja plo-castih klinova ukoliko slojnica izlazi na kosinu etaze. Pruzanje slojeva i kosina gotovo se pot-puno podudara. Takav je slucaj zaista rijedak na povrSinskim kopovima, jer je poznato da je nagib slojeva najnepovoljniji kada upada prema radi'lis'tu (si. 3).

Na istocnom dijelu desne straine {si. 6) moze se uociti da su kosine mjestimice stabilne i kod tako nepovoljnih nagiba slojeva. U tim je dijeloviima lezista zbog usmjerenih pritisaka doslo do utiskivanja dolomita iz jednog sloja u diTtgi sloj (priblizno okomito na slojevitost). Kod veceg bToja slojeva takro 'nepra'iIno utis-kivanje dovelo je do neutralizaoije 'slojnih plo-ha i sprecavanja klizanja. Za takve je zone ka-rakteristicna jaka mikroraspucanost.

Kod istrazivanja stabilnosti kosina ipotrebno je u/eti u obzir seizmicnost terena i sireg pod-rucja lezista. XJ slucaju potresa nedovoljno si-gurne i neslabilne kosine mogle bi se u vecem obimu nekontrolirano obruavati i klizati, dime bi se normalan rad u kamenolomu prekinuo iza duzi period, U podrucju lezista ocekuje se jacina potresa VIII stupnja MCS Ijestvice prema opazanim potresima (Prelogovic et al., 1986) odnosno prognoznih 6° Richterove Ijestvicc (VIII-IX0 MOS).

Posebnu paznju potrebno je posvetiti karak-teristikama stijenske mase s obzirom na seiz-micko djelovanje miniranja. Nepravilnim mi-niranjem mogitce je pokrenuti stijensku masu neodgovarajuceg granulata ali i jzazvati nekontrolirano obrusavanje pojedinih dijelova etaza. U torn pogledu intenzttet potresa moze se sma-njiti primjenom milisckundnog otpucavanja mina uz povoljan interval Temcnskc; uspo-renja.

Iz navedenih razloga potrebno je ipunu paznju posvetiti odgovarajudim mjerama radi sprecavanja obrusavanja.

Graficka analiza najpovoljnijeg polozaja otkopne Fronte

U Iezistu dolomitnog kamena Dolje izvrseno je mjerenje diskontinuiteta, tj. slojevi tosti i pukotina, -te ipolozaja otkopnib fronti. Leziste je podijeljeno u detiri zone: A, B, C i D (si, 6).

Zone obuhvacaju rubne dijelove lijeve i desne strane u ikamenolomu. Bksploatacija se u ikamenolomu odvija na cetiri pravilne etaze, a petu cini zaobljenj vrh oa obkn stranama. Po-jedinacna klizanja i obrusavanja uocena su na gotovo svim etaiama. U zoni A uoceno je kli-zanje I i II etaze zajedno, te II i III dtaze Zajedno. U zonama Bi C 'klizanja su uglavnom pojedinacnog karaktera. Zona D zbog svojih prethodno navedenih karaikteristika (utiskiva-nje sloja u sloj) nema lipicnih pdjava klizanja, tfako bi ih prerna geometrijslkim pokazateljima (nagib slojeva i radne kosine) 'trebalo biti.

U zoni A, od I do IV etaze, izmjerene su pu-kotine: 61/65 (x 5), 332/71 (x 8), 55/62 (x 8), 53/ 55 (xll), 50/58 (x7), 35/55 (x 3), 17/76 (x2), 72/87 (x4), 48/67 (x6), te slojevitost 179/63 i poloiaj otkopne fronte 180/70.

U zoni B, od I do V etaze, izmjerene su pu-kotine: 45/50 (x 3), 87/45 (x 3), 66/53 (x 4), 76/54 (xlO), 275/80 (x4), 75/72 (x5), 100/88 (x 6), 260/72 (x7), 56/58 (x4), 62/65 (x 6), 65/45 (x4), te slojevitost 180/65 i polozai otkopne fronte 180/70.

U zoni C, od I do V etaze, izmjerene su ptfko-tine: 38/49 (x 1), 49/64 (x 4), 312/64 (x 1), 29/42 (x 3), 72/38 (x 3), 110/46 (x 1), 124/75 (x 7), 60/60 (x 4), 82/65 (x 1), 92/40 (x 1), te 'slojevitost 179/ /56 i polozaj otkopne fronte 179/70.

U zoni D, od I do V etaze, izmjerene su pu-kotine: 52/36 (x 2), 42/64 (x 4), 50/80 (x 1), 100/ 80 (x6), 29/36 (x3), 36/70 (x 3), 183/85 (xll), te slojewtost 177/60 i poloiaj otkopne fronte 177/70.

Analizirani su i razradeni piimjeri po metodi Hoek-a i Bray-a (1974) na stereograf-skim projekcijama (slike 7, 8, 9 i 10).

Sve ravnine koje imaju padni ikut jednak kutu unutrasnjeg 'trenja, a prolaze kroz sre-dis'te polozajne 'kugle, tvore stozac koji sijece omotac polozajne Ikugle po .kruznioi. Na dija-gramiu se ta kruznica projioira opet u kruznicu koja je od periferije dijagrama udaljena za [straight phi] stupnjeva (si. 7). Polumjer te kruznice je, dak-le, (90 - [straight phi]) stupnjeva, a nazvana je krug trenja, jer predstavlja polove padnih pravaca svih ravnina s padnim kutem jednaikim k.utu unutrasnjeg trenja.

Ako je ostvaren kontaikt izmedu ploha dva diskontinuiteta, 'klizanje moze nastati samo uz-duz njihove presjecnice, pa se zbog toga ona mora fpojaviti na celu otkopne fronte. Drugim rijecima, uvjeti za 'klizanje 'mogu nastati kad je pad presjecnice (ψi) manji od prividnog pa-da kosine otkopne fronte (ψi) a veoi od kuta unutrasnjeg trenja ([straight phi]), tj.:

...

pri cemu napadna sila postaje veca od otporne, pa je kosina potencijalno nestabilna.

Uvjet granicne ravnoteze je ostvaren 'kada je padni kut klizne plohe, odnosno, u ovom slu-caju, presjecnice dvaju diskontinuiteta ψi duz b j e se mofe dvijati ikilizanje, jedndk kutu unutmhjeg trenja [straight phi].

Iz ova dva razmotrena granicna stanja pro-izlazi da su 'kritione presjecni.ee digkontinuite-ta same one cijt se polovi nalaze unutar pod-rue j a omedenog tragom ravnine otkopne Fron-te i krugom trenja na dijagramu.

Spomenuti :i opisani kriteriji koristeni su za izbor optimalnog polozaja otkopne fronte, a taj se nalazi u podrucju stereografske projekcije u kojem ima najmanje ikriricnih presjecista unutar povrgine omedene tragom ravnine otkopne fronte i 'kruga trenja, prili'kom cega je ove zadnje potrebno postupno rotirati.

Kod analiziranih primjera u obzir je uzet km unutrasnjeg trenja tp = 35°, Ovaj kut odgovara rasponu vrijednosti od 35° do 45° prema Hoek-u i Bray-u (1974), a vnijedi za sfri-jenske masive koji sadrze potipuno jasne ngla-te i tvrde fragmente i blokove kojii medusobno zupcasto zadiru jedni u drugc. U navedenim zo-nama u kojima se pretpostalja da ce zapoceti promjene u orijentaciji otikopnih fronti u ka-menolomu izm jereni su nagibi pos'tojecih kosi-na etaza, a koji su manji od projek lira nog nasi ba kosine (70°). Ovaj 'kut jednaik je u svim analiziranim 'primjerima.

U zoni A analizom je utvrdeno da je sadasnji postojeci polozaj otikopne Fronle 180/70 nepo-voljan, jer polozaj slojevitosti izmosi 180/64. To je ujedno glavni razlog klizanja plocastih kii-nova. Presjecista postojecih, tj. registriranih diskontiuuileta (piikottna) pruzanja SSZ-JJI sa sfojeviloscu unutar kruga trenja su nepo-voljna jer omogucavaju paroijalno odvajanje i obrusavanje plocastih klinova.

Naj.povoljnija orijentacija, odnosno polozaj fronte u zoni A bio bi prerna varijanti Vai (si. 7) s polozajem 23570. Ova varijanta nije pri-hvatljiva zbog potrebe izrade usjeka i potrebe ?napredovanja oksploatacije u smjeru istok- sjeveroistok. Predlazu se, stoga varijante V, i Vn3, Kod obe ove varijante moze se ocekivati pojavljivanje klinova koji izlaze na'kosini poje-dinih etaza. U torn je pogledu varijanta VM ne-sto povoljnija, jer daje 'klinove ikoji su izduze-ait u pravcu masiv-fronta, a nastaju presijeca-njem izmedu slojevito'sti i pirkotina, pri cemu su -presjecnice veceg nagiba od 'kuta unutrasnjeg trenja tp, §to je nepovoljno. Stoga se ove varijante ipa'k odbacuju.

U zoni B (si. 8) u analizi su uzeti u obzir isti elementi polozaja projoktirane otkopne radne fronte (180/70) i 'slojevitost (180/64). Ovdje bi .polozaj nove fronte odgovarao prema varijanti Vi, (260/79) kod ikoje u potpunosti ne bi bilo kriticnih presjecista u krugu trenja.

U zoni C (si. 9), s obzjirom na domiinaciju dis-kontinuiteta slicnog polozaja kao u zoni A, preporuca se nova fronta prema vardjainti Vci (235/ 70) ili VC2 (255/70). Najpovoljnije ?'hi bilo kad hi se zone C i A efcsploatirale od zone C prema zoni A varijantom Vci ili Vai (dsti polozaj). I u ovom dijelu kopa trenutna fronta kamenoloma ima polozaj 180/70 do 178/70. Projektirani na-gib od 70° ne moze se ni ovdje zadrzati zbog smanjenja nagi'ba slojeva. Upad slojevdtosti u ovoim dijelu lezista (zapadni dio lijeve strane) dznosi cak 54° na IV i V etazi, s time da je na ndzim etazama nesto strmiji. Polozaj slojeva 178/54 i projektirane fronte 178-180/70 po pruzanju se potpuno podudaraju.

S obzirom na nemoguonost defkiiranja zone D (si. 10) preporuca se da polozaj radne fronte bude prema varijanti Vb iiz zone B za citavo podrucje, odnosno desou stranu kamenoloma.

Rezuiltati dstrazivanja i analiza prilkazani su na shematskoj isdtuaoijs'koj karti kamenoloma Dolje (isl. 11). Pored zona istrazdvanja na karti su prikazand najpovoljndjd polozaj i otkopndh fronti "u odnosu na tektanski sklop i stabilmost stijesndke mase u pojedinim ddjdl ovinia lezista.

Diskusija

Na osnovd dstrazwanja, opazamja i mjerenja, te provedenih analdza na vecem broju stijen-skih masiva u kamenolomdma, moze se konstatirati da postoji nelkoliko granionih primjera odnosa izmedu pruzanja otikopnih fronti i tek-tonskog isfclopa stijenske mase.

Razni prdmjeri spomenutih odnosa mogu se svrstati u tri osnovna granicna tipa:

I. - otkopna fronta kamenoloma paraMna je s pruzanjem slojeva koji upadaju prema ra-dilistu,

II. - otkopna fronta kamenoloma paralel-na je s pruzanjem slojeva koji upadaju od ra-dilista u brdo, odnosno stijemski masiv,

III. - otkopna fronta kamenoloma okomi-ta je na pruzanje nas'laga.

Ta tri tipa prvenstveno vrijede za karbonat-aie, pretezno izrazito islojeviite naslage.

Prva dva tipa veoma su ucestala u prated. Prvi tip (si. 12) otvaranja d razrade veoma je nepovoljan u praksd iz vise razloga. Slojevi koji upadaju prema radilistu uzrok su cestih ne-kontroliranih blizanja a obrusavanja manjih ili vecih kamenih masa u tdku i posldje mindranja. To prije svega ovisi o velieini upada slojeva i karakteru ostalih geomehaniokdfi parametara (kohezija i kut unutrasnjeg trenja). Kod ma-sovnih mindranja i tako nagnutih slojeva, a u ovisnosti od karafctera dzrazenosti slojnili plo-ha i zbog smanjenja otpora u smjeru upada slojeva dolazi do lakseg kldzanja i obrusavanja b'lokova vecih dimeozija, ikoje je nakon toga potrebno dodatno itj. sekundarno mdnirati. Ta-kve pojave prekidaju kontinudtet radova, a zfoog ciscenja i formiranja novih etaza ove pojave znatoo paskupljuju eksploataciju, odnosno dru-ge zahvate u cvrstirn stijenama.

Drugd tip (si. 13) ikod otvaranja kamenoloma odnosno raznih drugih zahvata, mnogo je po-voljnijd za stabilnost kosina d eeSto se praporu-ca u praksi. U ovom slucaju je rnoguce dzvesti vise i strmije radne kosine, te kod masovnih miniranja znatoije utjecatd na velioinu dobive-nog giranulata. Rod tog tipa na klizanje i obru-savanje prvenstveno utjece prostorni polozaj tektonskih diskontinuiteta u odnosu na radnu kosinu.

Treci tip (si. 14) postoji kada je radna kosina etaze, odnosno otkopna fronta okomita na pruzanje slojeva. Ovaj itfip formdranja radilista u odnosu na tektonski sblop, prije svega na pruzanje naslaga, pokazuje izuzetno povoljne zna-cajke u odnosu na stabilnost stijenske mase. Radne kosine najcesce su vrlo strme, ravne, bez mepravilndh ispupeenja i udubljenja sa za-ostaldm tragovima mimsikih busotina na kosini poslije miniranja, davajuoi uz to kod istih pa-rametara miniranja u istom lezistu, aid na raz-licitim otkopnim frontama u odnosu na pruza-nje naslaga, najbolji granu'lat.

Moze se pretpostaviti da su na izbor odgova-rajuceg tipa otvaranja i formiranja otkopne fronte u toku eksploatacdje, odnosno gradevin-skog zahvata, a u odnosu na itdktonsKi sklop, u vecoj did manjoj mjeri vise utjeeaM prirodni faktori, morfologija terena i pristupacnost sti-jenskoj masi unutar razlicitih gedloskih clano-va, a mnogo manje planiirand i odgovarajucom analizom utvrdeni prdstup u rjesavanju izbora jednog od spomenuta tri tipa.

Opisana tri tipa polozaja radne fronte samo su dzraziti prdmjeri za njihovu laksu ipodjelu i definiranje. Izmedu njdh postojd citav ndz raznih prijelaza 'kod fcojih je radna kosina etaze razsldcito orijentirana u odnosu na pruzanje naslaga.

Analizirand primjeri uikazuju da je najpovolj-niji treci tip otvaranja i efcsploatacije ikamenoloma, tj. orijentacije otikopnih fronti ipri-hlizno okomito na pruzanje naslaga. Medutim, to ne znaci da je za rjesenje bilo Scojeg proble-ma u vezi sa stabilnOsou radndh ikosina dovolj-no samo zadkrenuti frontu iz polozaja nesta-ibilnostii.

Rezultati dstraziivanja pokazuju da se pravi polozaj otkopne fronte moze dobiti samo ana-lizom telktonskog s'klopa pomocu grafiSke me-tode (Tomasic, 1986). S dbzirom da radna kosina moze imati nagib na dvdje suprotne strane, ikod orijentacije otkopne fronte priibliz-no dkomdto na pruzanje naslaga, analdze pokazuju da je najcesce samo jedna od obiju mo-guonosti ona prava, fcod koje stijensika masa ostaje stabilna.

Nagib radnih ikosina etaza drugi je element kojdm se moze utjecati na stabilnost kosina, ka-ko bi se izbjegla kriticna presjecista u krugu trenja. Nagib ikosina pojeddndh etaza u mnogim je kamenolomiima vrlo strm, cesto i preiko 80°. U zadnje se vrijeme preporuca da bude 70°.

Jedan od vaznih e'lemenata za stabilnost sti-jenske mase je hrapavost doddmih povrsina raznih diskontinuiteta.

Tako je na primjer potrebno istalknuti da u nekim lezistdma dolomita postojd fenomen vrlo strmih kosina od 80° do 90°. Ovaj se fenomen vjerojatno moze objasniti kao posljedica inten-zivne tektonike. Uslijed tebtonike doslo je do utiskivanja dolomitionih, ostrobridnih rombo-edara na kontaiktnim povrMnama disikontinuii-teta. Hrapavost ovih dodirnih povrsina moze se vrlo jednostavno utvrditi pregledom otvore-ue povrsine mMrane stijenske mase. Povrsine su veoim dijelom nazubljene i vrlo hrapave. Hrapavost prd tome znatoo povecava kut unu-trasnjeg trenja tp. Ovaj je kut u ovom slucaju veci nego onaj ikojd bi se dobio laboratordjskim putem.

Takva razmatranja upucuju kod nekih ka-menoloma na moguonost zadrzavanja orijentacije d nagiba otkopnih fronti i u nepovoljnim slucajevima, s obzirom na tektonsku poreme-cenost i na polozaj diskontinuiteta u stijenskoj masd.

Zakljucak

Rezultati provedenih istrazivanja i analizira-nih prim j era u zonama A, B, C i D ukazuju da je situaoija u vezi sa stabidnosou stijenske mase u kamenolomu dolomita dosta kriticna, s tendencijom da ce u buducnosti uz dosadasnji obim i nacin e'ksploatacije biti jos teza.

Uglavnom su dva razloga talkvoj situaciji u lezistu dolomita Dolje.

Frvi razlog je znatno smanjenje kuta nagiba slojeva (do 54° na IV i V etazi, lijeva strana) u svdm dijelovdma kamenoloma prema sjeveru u smjeru napredovanja e'ksploatacije.

Drugi razlog je pruzanje i nagib slojeva prema radildstu, a koje se gotovo potpuno podu-dara " pruzanjem otkopne fronte u kamenolo-mu. Zbog toga se u lezistu mogu ocekdvati ob-irusavanja i klizanja stijenske mase u vecem obimiu.

Sve dolk je nagib slojeva bio veci od 70° (pro-jektirand nagib kosina etaza) klizanje i obru-savanje duz slojevitosti nije bilo moguce. Ovo je zaista rijedak slucaj da u lezistu slojevi upa-daju prema radildstu, te da im je nagib manji od nagiba radnih kosina pojedinih etaza, a veci od kuta unutrasnjeg trenja [straight phi].

Trenutno se u lezistu u toku masovnih mini-ran ja, a i poslije, obrusavaju sdroki plocasti klinovd i blokovd niz pojedine etaze pojedinac-mo ill rjede istovremeno niz dvije etaze.

Provedena istrazivanja d ana'lize u zonama A, B, C i D (si. 7, 8, 9 i 10) ulkazuju da je u kame-inolomu potrebno dzvrsiti promjene u nacinu eksploatacije, prvenstveno u pogledu orijenta-cije otkopnih fronti u odnosu na postojeci tek-tonskd sklop i stabilnost stdjenske mase.

Prema provedenim analizama za stabilnost stijensike niase na lijevoj strand kamenoloma u zoni C-A utvrden je najpovoljniji polozaj otkopnih fronti prema varijantama Vci i Vai s po-ilozajem 235/70. Ovaj polozaj otkopnih fronti dobiven je prema analdzi varijanti na slikama 9 i 7 (u zonama C i A). Polozaj Vc2 (zona C) ot-pada, jer nije dstovjetan s onim u zoni A.

U zonama B-D (desna strana kamenoloma), prema analdzi u zoni B (si. 8), utvrden je najpovoljniji polozaj otkopne fronte prema varijanti Vb (260/70).

Talko su na osnovi graficke metode analize tektonskog sklopa lezista dolomita Dolje u odnosu na stabilnost kosina, defindrani najpo-voljndji poiozajd otkopnih fronti i smjerovi eksploatacije posebno za lijevu i desnu stranu u kamenolomu. Rezultati dobdvenih analiza pri-kazand su na shematskoj situacionoj karfci (si. 11).

Pri buducem otkopavanju treba se pridrza-vati navsdenih smjerova eksploatacije i polo-zaja otkopnih fronti, jer ce se na taj nacin iz-ibjeci nekontrolirano fclizanje i rusenje stijen-ske ^mase, te time pos'tici 'malksimalna sigurnost rada pri otkopavanju.

Zbog eventualnih promjena u teiktonskom sklopu stijenske mase, a koje bi se mogle po-javiti napredovanjem dksploatacije, potrebno je od strane geologa vrsiti ikontrolu jednom do dva puta godisnje.

Primljeno 9. I. 1989.

Prihvaceno: 6. II. 1989.

Sidebar

Graphical Determination of the most Favourable Front Position of Excavation in Relation to Tectonic Fabric Characteristics and Rock Mass Stability

I. Tomasic

This paper describes an approach to the slope stability problem including field structural geology studies.

Rock discontinuities e.g. faults, joints, bedding plains, fractures and fissures, play an important role in the exploitation and economics of open pit mines.

One of the most important aspects of rock slope analysis is the systematic collection and presentation of geological data in such a way, that it can easily be evaluated and incorporated into stability analysis.

The research described in this article is based on the graphical method by Hoek and Bray (1974).

Different types of slope failure (figs. 1, 2, 3 and 4) are associated with different geological structures and it is important, that the slope designer is able to recognise potential stability problems during the early stages of a project.

It is very important to determine the paints of intersection of all planes (figs. 7, 8, 9 and 10).

A friction angle of 35° is assumed for this analysis.

The great circle represents the slope face and the little one the friction circle. This overlay over the contoured stereoplot and both are rotated together over the stereo net to find circles passing through the pole of concentrations.

Sliding under these conditions occurs when the dip of the plane exceeds the angle of friction [straight phi] and hence, the first approximation of the wedge stability is obtained by considering whether the dip of the intersection line exceeds the friction angle for the irock surfaces on the slope. The slope is potentially unstable, when the point defining the intersection line of the two planes falls within the area included between the great circle defining the slope face and the circle defining an infinite series of planes all dipping at the angle of friction [straight phi].

This preliminary method of the analysis of unstable rock masses is very convenient for definition of the most favourable front position of excavation or strike in relation to tectonic fabric characteristics and rock mass stability.

Orientation of excavation fronts and their stabilities depend on direction of excavation in relation to tectonic fabric chairarcteristics (figs. 11, 12 and 13).

The research works are based upon observations and a -large number of discontinuity jneasurements in -technioal dolomite stone deposits Dolje near Zagreb.

References

LITBRATURA

a) Objavljeno:

Hocking, G. (1976): A Method for Distinguishing between Single and Double Plane Sliding of Te-trahedral Wedges. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 13. 225-226. Per-gamon Press, Oxford.

Hoek, E. and Bray, J. (1974): Rook Slope Engineering. The Institution of Mining and Metallurgy, p. 402, London.

Patton, F. D. and Deer, D. U. (1971): Geologic Factors Controling Slope Stability in Open Pit Mines, Stability in Open Pit Mining, pp. 23-47, New York (Proceeding of the First International Conference on Stability in Open Pit Mining - Vancouver, 1970).

Pentz, D. L. (1971): Method of Analysis of Stability of Rodk Slopes, Stability in Open Pit Mining, pp. 110-441, New York (Proceedings of the International Conference on Stability in Open Pit Mining - Vancouver, 1970).

Prelogovic, E. (1970): Neotektonska kretanja u podrucju izmedu Orlice, Samofoorske gore i Med-vednice. Geol. vjesnik, 23, 151-161, Zagreb.

Sikic, K., Basch, O. i Siimunic, A. (1979): Tumac OGK SFRJ za list Zagreb (1:100 000). Sa-vezni geolosM zavod, 81 star., Beograd.

Tomasic, I. (1986): Analiza tektonskog sklopa u svrhu razrade i eksploataoije lezista mineralnih si-rovina. Doktorska disertacija, 190 star., Sveuciliste, Zagreb.

b) Neobjavljeno:

Prelogovic, E. et al., (1986): HE PODSUSED - Seiznioloska, neotdktonska, seizmotektonsika i inze-njersikojseizmoloska istrazivanja. Arhiv RGN-ifakul-teta, Zagreb.