斜面質量評価( SMR ) は、マヌエル・ロマーナ[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]によって開発された岩盤分類スキームで、個々の岩盤露頭または斜面の強度を記述するものです。このシステムは、より広く使用されているRMRスキーム[ 4 ]に基づいており、不利な節理方向 (例えば、斜面から急に傾斜している節理) の影響を評価するための定量的なガイドラインで修正されています。
斜面質量評価は世界中で広く使用されています。一部の国では、分類システムとして、または岩盤斜面の品質指標として、技術規制に組み込まれています(例:インド、セルビア、イタリア)。[ 5 ] [ 6 ]また、5大陸50カ国以上で使用されており、特にアジア(例:中国、インド)では非常に一般的です。[ 5 ] [ 6 ]
岩盤分類スキームは、岩盤の強度と変形性に影響を与える多くの要因(節理の方向、亀裂密度、健全な強度など)を考慮するように設計されており、露頭または特定の地質材料の健全性を定量化するために使用できます。スコアは通常0から100の範囲で、100が最も健全な岩盤です。岩盤という用語は、健全な材料と不連続性の両方が不連続な岩盤媒体の全体的な強度と挙動に及ぼす影響を包含しています。健全な岩石または節理の機械的特性を個別にテストすることは比較的簡単ですが、それらの相互作用を記述することは難しく、この目的のためにいくつかの経験的評価スキーム(RMRやSMRなど)が利用可能です。
SMRはRMRと同じ最初の5つのスコアリングカテゴリを使用します。
最後の第 6 のカテゴリは、岩盤斜面の強度を評価する上で特に重要な、不利な節理方向に対する評価調整またはペナルティです。SMR は、この評価ペナルティを評価するための定量的ガイドラインを 4 つのサブカテゴリの形で提供しています。そのうち 3 つは相対的な岩盤斜面と節理セットの形状を記述し、4 つ目は斜面掘削方法を考慮しています。SMR は、平面滑りと転倒の両方の破壊モードに対応しており、当初は複数の節理面での滑りについては追加の考慮は行われていませんでした。しかし、Anbalagan ら[ 7 ]は、くさび破壊モード用に元の分類を適応させました。
最終的なSMR評価は、次の式によって得られます。[ 8 ] [ 9 ]

どこ:
SMRは世界中で使用されていますが、適用時に誤解や不正確さが生じる場合があります。観測された不正確さのほとんどは、不連続面の傾斜と傾斜方向の間の補助的な角度関係と、F 1、F 2、F 3係数を決定するために必要な傾斜の計算に関連しています。これらの角度関係の包括的な定義は、[ 12 ]に記載されています。
連続型SMR(C-SMR)
Tomásら[ 13 ]は、 F1、F2 、 F3補正パラメータの計算に代替となる連続関数を提案した。これらの関数は、離散関数との最大絶対差が7ポイント未満であり、主観的な解釈を大幅に削減する。さらに、SMR補正係数の計算に提案された関数は、離散分類の境界付近の値にどのスコアを割り当てるべきかについての疑問を軽減する。
離散値に最もよく適合する提案された連続関数F1は次のとおりです。
ここで、パラメータAは、平面破壊および転倒破壊モードにおける不連続面と斜面の走向との間の角度であり、楔形破壊における2つの不連続面の交点(傾斜方向)と斜面の傾斜方向との間の角度である。アークタンジェント関数は度数で表される。
ここで、パラメータBは、平面破壊の場合は不連続部の傾斜角(度)、くさび状破壊の場合は交点の傾斜角(度)を表します。なお、逆正接関数も度数で表されます。
ここで、Cは斜面傾斜と不連続面傾斜の関係(転倒または平面破壊の場合)、あるいは楔形破壊の場合の斜面傾斜と浸水線傾斜の関係によって決まります。アークタンジェント関数は度数で表されます。
グラフィカルSMR(GSMR)
あるいは、Tomás ら[ 14 ]は、不連続面と傾斜の立体図表現に基づくグラフィカルな方法を提案し、SMR の補正パラメータ (F 1、F 2および F 3 ) を取得しました。この方法により、単純な傾斜面や、線状インフラの傾斜面、露天掘り鉱山、トレンチ掘削などのいくつかの実用的な用途に対して、SMR 補正係数を簡単に取得できます。
SMRのその他の適応
SMRを急斜面、フライシュ層、あるいは不均質な材料など、さまざまな状況に適合させるための他のアプローチも提案されている。[ 15 ] [ 16 ]
Tomás ら[ 17 ]が Worlds within Worlds 手法を用いて SMR 地質力学分類の 4 次元視覚分析を行い、この地質力学分類の主要な制御パラメータ間の関係を調査、分析、視覚化したところ、斜面不連続の幾何学的関係が斜面安定性にほとんど影響しないケース (すなわち F 1 ×F 2 ×F 3 ≃0) がいくつか存在し、その結果、次の式を用いて基本 RMR を F 4係数のみで補正することにより SMR を計算でき、最大誤差は 9 ポイント未満であることが明らかになりました。
斜面の形状と不連続性の影響が無視できる場合(すなわち F 1 ×F 2 ×F 3 ≃0)は以下のとおりです。
a) 平面破壊の場合
b) くさびの破壊の場合
ここで、β sは斜面の角度、β jは不連続面の傾斜角、β iは 2 つの不連続面の交線の傾斜角、A は不連続面 (または楔形の場合は交線) と斜面傾斜方向との平行度です。
これまでの状況を考慮すると、SMR 指数は、考えられる多くの不連続斜面形状に対して斜面の幾何学的条件に影響を受けにくいと評価できます。このような状況では、F 1 × F 2 × F 3 ≃ 0であることを考慮すると、斜面の形状と不連続性に依存する係数 F 1 、 F 2、F 3の計算を無視できます。[ 17 ]この知見は、調査対象の斜面で前述の状況のいずれかが確認された場合に、SMR の許容可能な現場値を暫定的に提供するのに役立ち、大幅な時間短縮につながるため、現場の技術者や地質学者にとって非常に有用です。[ 17 ]
SMR 指数は、岩盤の地質力学的データと斜面の向きおよび不連続面から SMR を計算することを可能にするオープンソースソフトウェアSMRTool [ 18 ]を介して計算できます。このソフトウェアは、 3D 点群を使用して SMR 指数を計算するために使用されました。[ 19 ]

一部の著者らは、地理情報システム(GIS)を使用してSMR指数を計算することにより、岩盤斜面の破壊感受性をマッピングするためのさまざまな方法論を提案している。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]