01-Inzenjerska Mehanika Stijena i Druge Srodne Discipline

Ivan Vrkljan

1 Inženjerska mehanika stijena i druge srodne discipline

Ovim poglavljem želi se čitatelje upoznati s okruženjem u kojem je nastala znanstvena i inženjerska disciplina- inženjerska mehanika stijena. Također se želi

pokazati pozicija inženjerske mehanike stijena u odnosu na druge srodne discipline-mehaniku stijena, mehaniku tla, stijensko inženjerstvo, inženjersku

geologiju. Daju se i osnovni podaci o Međunarodnom društvu za mehaniku stijena i Hrvatskoj udruzi za mehaniku stijena.

1-Inženjerska mehanika stijena i druge srodne discipline.doc

Inženjerska mehanika stijena 2

1 Inženjerska mehanika stijena i druge srodne discipline

1.1 Uvod ...................................................................................................................................3 1.2 Mehanika stijena - mehanika tla, sličnosti i razlike ...........................................................5 1.3 Uloga geologije u mehanici stijena ....................................................................................7 1.4 Povijesne napomene...........................................................................................................8 1.5 Zašto je inženjerska mehanika stijena postala samostalna znanstvena i inženjerska disciplina?.....................................................................................................................................10 1.6 Polja primjene ..................................................................................................................11 1.7 Otvoreni problemi ............................................................................................................11 1.8 Međunarodno društvo za mehaniku stijena i Hrvatska udruga za mehaniku stijena .......12 1.9 Izvori informacija .............................................................................................................14 1.10 Rječnik .............................................................................................................................16 1.11 Literatura ..........................................................................................................................16

1 Inženjerska mehanika stijena i druge srodne discipline 3

1.1 Uvod Razumjevanje stijenskog fenomena je rezultat kolektivnih napora rudarskih, građevinskih, naftnih i geoloških inženjera i geologa. Kao rezultat akumulacije ovih znanja razvila se nova grana znanosti i inženjerstva-inženjerska mehanika mehanika stijena. Stalno povećanje veličine objekata projektiranih i građenih u i na stijenskoj masi kao i odgovornosti za izvođenje takvih objekata traži od inženjera kvalitativno kao i kvantitativno poznavanje stijenske mase kao konstruktivnog materijala Inženjerska mehanika stijena kao posebna znanstvena i inženjerska disciplina pojavila se u zadnjih 50 godina. Njena pojava posljedica je praktičnih potreba rudarskih i građevinskih inženjera za ekonomičnijim i sigurnijim građenjem. Cilj ove discipline je izrada inženjerske interpretacije geoloških nalaza, određivanje inženjerskih svojstava in-situ stijenske mase u oblicima korisnim za analize mehanike i povezivanje ovih analiza za probleme suštinski vezane uz stijensku masu. U samim počecima razvoja mehanike stijena nije pravljena razlika između mehanike stijena i stijenskog inženjerstva. Tako se u prvim definicijama, mehanika stijena smatrala znanstvenom i inženjerskom. disciplinom i pokrivala je kako znanstveni tako i inženjerski pristup radovima u i na stijenskoj masi Danas su mehanika stijena i stijensko inženjerstvo priznati kao različite geotehničke inženjerske discipline slično kao što su to mehanika tla i temeljenje. Međutim, s obzirom na njihovu organsku povezanost teško je povući oštru granicu između njih. Možda odnos ovih disciplina najbolje objašnjava kratka i jasna definicija: Mehanika stijena je znanstvena baza stijenskog inženjerstva. Prema tome, stijensko inženjerstvo predstavlja praktično i tehničko korištenje mehanike stijena u projektiranju inženjerskih objekata. Mehanika stijena na polju inženjerstva uključuje analize statičkog i/ili dinamičkog opterećenja ili sila kada djeluju na stijensku masu, analize unutarnjih efekata u obliku naprezanja, deformacija ili unešene energije i analize posljedica ovih unutarnjih efekata na lomove, i deformiranje stijenske mase Zbog toga se može reći da je mehanika stijena najmlađa grana čvrstoće materijala. Evo nekoliko definicija mehanike stijena: Mehanika stijena je teoretska i primijenjena znanost koja se bavi ponašanjem stijena; ona je grana mehanike koja se bavi s odgovorom stijene na polja sila njenog okoliša. Ova definicija je 1974. modificirana na način da se umjesto izraza stijena koriste izrazi stijena i stijenska masa a okoliš se precizira na fizikalni okoliš. Prva intervencija je ispravna jer uvijek treba naglašavati bitnu razliku između stijene i stijenske mase. Druga intervencija suzila je definiciju samo na fizikalni okoliš. To može značiti da se djelovanje kemijskog okoliša na ponašanje stijena i stijenskih mase ne smatra predmetom mehanike stijena. To nije logično jer je na taj način eliminiran vrlo značajan problem bubrivih stijena čije ponašanje (čvrstoća i deformabilnost) znatno ovisi o kemizmu okoliša. Međunarodno društvo za mehaniku stijena (ISRM-International Society for Rock Mechanics) daje vrlo kratku definiciju: Mehanika stijena je teoretska i primjenjena znanost o mehaničkom ponašanju stijena (ISRM, 1975). Kod definiranja mehanike stijena može se poći i od definicije mehanike: Mehanika je znanost koja se bavi s energijom i silama te njihovim efektom na tijela (Webster,s dictionary). Harrison i Hudson (2000) definiraju mehaniku stijena kao disciplinu koja se bavi pručavanjem statike i dinamike stijena. U nastavku se daju i definicije nekih drugih znanstvenih i inženjerskih disciplina kako bi se istaknula njihova razlika.


Geotehnika je skup znanstvenih saznanja i stručnih rješenja za istraživanje terena, projektiranje i građenje. Treba istaknuti da je geotehnika jedinstvena znanstvena disciplina koja se bavi problemima svojstava tla i interakcije između tla i svih građevinskih zahvata u tlu i s tlom. U tom smislu nema posebne geotehnike za pojedine građevinske djelatnosti (Nonveiller, 1994). Geomehanika je grana mehanike koja se bavi odgovorom svih geoloških materijala uključujući i tlo na polja sila njihovog okoliša. Tako mehanika stijena predstavlja samo dio geomehanike (Brady i Brown, 1979, p. 1). Geotehnologija je primijenjena geologija u kontekstu inženjerstva. Odnosi se na inženjerstvo u i na zemljanim materijalima i glavni je predmet interesa geofizičara, geologa, rudarskih i građevinskih inženjera (Roberts, 1977). Inženjerska geologija (engineering geology) primjenjuje znanja i iskustva u geologiji i drugim geoznanostima za rješavanje geoloških problema građevinskih objekata (Mc Graw - Hill Dict. of Scientific and Tech. Terms). Inženjerska geologija bavi se proučavanjem geologije kako bi se rezultati primjenili na inženjerstvo (Harrison i Hudson (2000). Rudarska geologija (mining geology) bavi se proučavanjem struktura i pojavljivanja mineralnih ležišta i geološkim aspektom planiranja rudnika. Strukturna geologija se bavi opisom i analizama strukture stijenskih masa (Harrison i Hudson (2000).

Geotehničko inženjerstvo je proces inženjeringa sa stijenama i/ili tlima (Harrison i Hudson (2000). Inženjerski zahvati u stijeni izvodili su se od samih početaka civilizacije dok su se elementi mehanike stijena kao znanstvene discipline pojavili tek krajem 19 stoljeća. Tek šesdesetih godina 20 stoljeća mehanika stijena bila priznata kao samostalna disciplina. Iz poglavlja o povijesti stijenskog inženjerstva i mehanike stijena, čitatelj će primjetiti da su se još prije pojave mehanike izvodili vrlo kompleksni i veliki inženjerski zahvati u stijeni. Može se reći da je stijensko inženjerstvo dostiglo vrlo visok stupanj prije nego se išta znalo o mehanici. Svoj razvoj stijensko inženjerstvo je stoljećima temeljilo na iskustvu. Onog trenutka kada iskustvo i empirizam nisu mogli odgovoriti na probleme izgradnje daleko zahtjevnijih objekata rodila se iz nužde mehanika stijena. Može se reći da stijensko inženjerstvo u nekim slučajevima može bez mehanike stijena ali da mehanika stijena nema smisla ako ne služi stijenskom inženjerstvu. Međutim, stijensko inženjerstvo bez mehanike stijena izloženo je ogromnim rizicima. Mnogi današnji objekti su toliko skupi i njihov lom prijeti velikim brojem ljudskih žrtava i uništenjem prirode da nitko ne želi preuzeti na sebe rizike takvog zahvata. Iskustvo i empirizam nisu dovoljan zalog za sve ove opasnosti (sa nekim zahvatima u stijeni iskustva nema jer se nikada prije nisu ni izvodili). Kao primjer, treba se podsjetiti tunela ispod La Manche-a (Channel tunnel) koji je koštao 10 milijardi dolara, tunel St. Gothard duljine 2x57 km, opasnosti po ljude i prirodu koja prijeti lomom visokih brana ili uništenjem prirode u slučaju havarija na skladištima radiaktivnog otpada, nafte i plina izgrađenih u stijenskoj masi. Kod kojih inženjerskih zahvata se najprije pojavila potreba za mehanikom stijena? U rudarstvu je to bio problem slijeganja površine terena uslijed eksploatacije mineralnih sirovina a u građevinarstvu su to u svakom slučaju bile visoke brane. Sa sigurnošću se može reći da su problemi stabilnosti visokih betonskih brana najzaslužniji za nagli razvoj moderne mehanike stijena. Projektanti brana su vrlo brzo shvatili da je temeljenje dio projekta brane. Visoke brane a posebno lučne, doprinijele su razvoju svih aspekata mehanike stijena. Posebno treba naglasiti razvoj metodologija velikih in-situ ispitivanja deformabilnosti i čvrstoće stijenske mase koji su potaknuti isključivo ovom problematikom. Uz izgradnju brana tijesno su povezani problemi tečenja vode, dubokih površinskih iskopa, velikih podzemnih iskopa, tunela pod tlakom, stabilnosti brana i obala akumulacije i dr. Motrenje brana tijekom eksploatacije svakako je


doprinijelo razvoju opreme i postupaka koji su našli primjenu i u drugim inženjerskim zahvatima (npr. tuneli). Iz naprijed rečenog jasno je da mehanika stijena daje ogroman doprinos razvoju stijenskog inženjerstva. Međutim vrijedi i obrnuto - moderne tehnologije stijenskog inženjerstva značajno doprinose razvoju mehanike stijena. Ova činjenica obično nije dovoljno vrednovana. Teško je postaviti oštre granice između mehanike stijena i stijenskog inženjerstva. Zbog toga se vrlo rano nakon priznavanja mehanike stijena kao znanstvene discipline, počeo pojavljivati i termin-inženjerska mehanika stijena. Knjigom “Inženjerska mehanika stijena” Hudsona i Harissona (1997) žele naglasiti povezanost mehanike stijena kao znanstvene i stijenskog inženjerstva kao tehničke discipline. Pod inženjerskom mehanikom stijena oni podrazumjevaju disciplinu koja se temelji na mehanici a koristi se kod projektiranja građevina koje se izvode u ili na stijenaskoj masi. Harrison i Hudson (2000) definiraju inženjersku mehaniku stijena kao disciplinu koja se bavi pručavanjem statike i dinamike stijena kako bi se rezultati primjenili na inženjerstvo. Prama Harrisonu i Hudsonu (2000) stijensko inženjerstvo (rock engineering) uključuje inženjerstvo sa stijenama, posebno izvođenje objekata na ili u stijenskoj masi, a uključuje i procese projektiranja. 1.2 Mehanika stijena - mehanika tla, sličnosti i razlike Što se smatra stijenom a što tlom? Geolozi termin stijena primjenjuju na sve konstituente zemljine kore. Oni govore o konsolidiranoj stijeni (stijena) i nekonsolidirnaoj stijeni (tlo). Geotehnički inženjeri pod terminom stijena podrazumijevaju tvrde (hard) i krute (solid) formacije zemljine kore dok pod tlima smatraju produkte trošenja stijena. Često puta se u svakodnevnoj inženjerskoj praksi stijenom smatraju krute i koherentne supstance koje se ne mogu kopati manualnim metodama. Emery pod stijenom smatra granulirani materijal sastavljen od zrna i ljepila. Pod ljepilom smatra različite vrste cementnih supstanci. Terzaghi definira tlo kao sedimente i druge nekonsolidirane akumulacije krutih čestica proizvedenih mehaničkom ili kemijskom dezintegracijom stijena. Na ovaj način stijena i tlo se razlikuju u stupnju konsolidacije i u ograničenju veličine čestica. I tlo i stijena se sastoje od mineralnih zrna s tim da stijenu karakterizira neusporedivo veći stupanj povezivanja (cementacije). Glavna razlika između tla i stijena je prisustvo diskontinuiteta u stijenskoj masi koji imaju odlučujući efekt na njeno ponašanje. U poređenju s tlom, stijenska masa posjeduje niži stupanj slobode kretanja. Kretanje blokova generalno se događa paralelno s linijama presjecanja različitih sistema diskontinuiteta a rotacija blokova događa se u nekim posebnim slučajevima. Diskontinuiteti kao glavna odlika stijenske mase, kontroliraju vodopropusnost i po kapacitetu i po orijentaciji. Čak što više, statičko kao i dinamičko djelovanje vode na krutu fazu u tlu i stijenama je različito. U slučaju tla to je uglavnom izotropni porni tlak dok u stijenama on ima anizotropan karakter (orijentiran tlak vode u pukotinama). Gdje je granica između tla i stijena? Ove granice nema. Postoje ipak neke klasifikacije koje kao granicu usvajaju neko od mehaničkih svojstava. Tako Bieniawski (1973) i ISRM (1979) stijenama smatraju materijale s jednoosnom tlačnom čvrstoćom većom od 1 MPa. Broch i Franklin (1972) i Jennings (1973) ovu granicu pomjeraju na 0.7 MPa a Geološko udruženje na 1.2 MPa (Bieniawski, 1989). Evo nekoliko definicija tla i stijena:

• Tlo (soil-earth) - sedimentne ili druge nekonsolidirane akumulacije krutih čestica nastale fizikalnom i kemijskom dezintegracijom stijena i koje mogu a ne moraju sadržavati organske tvari (ASTM D:653-88). • Stijena (rock) - bilo koji prirodno formirani agregat minerlanih tvari koji se pojavljuju u velikim masama ili fragmentima (ISRM, 1975; ASTM D:653-88). • Kamen (stone) - lomljen (crushed) ili prirodno angularne čestice stijena (ASTM D:653-88).


• Intaktna stijena (intact rock) je materijal stijenske mase, tipično predstavljen cijelom jezgrom iz bušotine koja ne sadrži guste strukturne diskontinuitete (ISRM, 1975). • Stijenska masa (rock mass) je stijena kakva se javlja in-situ, uključujući njene strukturne diskontinuitete (ISRM, 1975).

Termin "stijena" pokriva ogroman broj različitih varijeteta. Samo po parametru jednoosne čvrstoće, stijene pokrivaju područje od 1 do više stotina MPa. Granit se ponaša kao krt (brittle) i elastičan u troosnom pokusu kod bočnog tlaka od nekoliko stotina MPa dok karbonatne stijene postaju plastične kod srednjih tlakova i teku kao gline. Kompaktirani šejlovi znatno slabe kod potapanja u vodu, gips i sol se otapaju u vodi, ugljen gori u podzemlju, mnoge stijene značajno bubre u kontaktu s vodom. Kao što je važnost mehanike tla neosporiva u inženjerstvu tla isto to vrijedi za mehaniku stijena u stijenskom inženjerstvu. Mehanika tla se kao posebna znanstvena i inženjerska disciplina pojavila prije mehanike stijena. U početku su se principi mehanike tla pokušali primijeniti i na stijensku masu. Već tada se pokazalo da je to moguće samo u nekim specijalnim slučajevima. U razvoju mehanike stijena postojala je tendencija da se mehanika stijena tretira kao grana mehanike tla i kako kaže Müller (1974) da se mehanika stijena podredi mehanici tla. Međutim, usprkos prihvatljivosti nekih bazičnih principa, postoje ključna sporna pitanja koja razlikuju ove dvije znanstvene i inženjerske discipline. Po čemu su ove discipline slične a po čemu različite? Osnovna razlika proizlazi iz činjenice da procesi loma u intaktnoj stijeni uključuju mehanizme frakturiranja kao što je generiranje prslina i razvijanje u pseudokontinuum. U tlu, lom elementa medija tipično ne djeluje na mehanički integritet pojedinih zrna već je udružen s procesima dilatacije, rotacije i poravnanjem čestica. Ova razlika između tla i stijena među ostlaim ima i ove posljedice: • tlo je obično predmet relativno niskog stanja naprezanja a stijena visokog, • stijena ima neusporedivo manju deformabilnost i propusnost u odnosu na tlo, • u većini stijenskih formacija, tečenje fluida se dešava kroz diskontinuitete različitih vrsta, dok u tlu

migracija fluida uključuje pokret kroz porni prostor. Prisustvo diskontinuiteta u stijenskoj masi pravi razliku između tla i stijena još drastičnijom. Ponašanje stijenske mase u najvećoj mjeri kontroliraju diskontinuiteti te na taj način postaju nezaobilazan element u svim segmentima mehanike stijena (ispitivanjima, modeliranju, svojstvima i sl.). Mehanika tla uglavnom ne poznaje diskontinuitete u tako drastičnom obliku. Ovo ne znači da je poznavanje svojstava stijene i poznavanje mehanike tla nevažno u mehanici stijena, već da ova znanja nisu dovoljna za efikasan rad s kompleksnim materijalom kao što je stijenska masa. Kod modeliranja ova dva medija, tlo se može smatrati kontinuuom, te je na njega primjenjiva teorija kontinuuma, dok stijenska masa, s obzirom na njenu diskontinualnost, zahtjeva primjenu teorije diskontinuuma. Kada se zna koliko je toerija kontinuuma razvijenija disciplina u odnosu na teoriju diskontinuuma, jasno je zašto je teoretska baza mehanika tla toliko jača.

Činjenica da se tlo može smatrati kontinumom, a stijenska masa ne, ima značajnu posljedicu na jedan vrlo važan segment mehanike stijena - ispitivanje. U mehanici tla se rezultati pokusa dobiveni na relativno malim uzorcima u laboratoriju, mogu smatrati reprezentantom ovog medija u prirodi te se mogu direktno primijeniti u proračunima. Isti pristup je u mehanici stijena dopušten samo u nekim posebnim slučajevima kao što su: korištenje stijene kao građevinskog materijala; problemi bušenja, miniranja, rezanja; ispitivanje ispune diskontinuiteta koji kontroliraju kinematiku sistema i sl.). Kao što se vidi ovaj pristup je moguć samo ako se ispituje jedan od elemenata stijenske mase - intaktni materijal ili diskontinuitet. Kod ispitivanja stijenske mase kao sistema koji se sastoji od stijene i diskontinuiteta, ovaj princip je apsolutno neprihvatljiv. Nemogućnost direktne primjene rezultata laboratorijskih ispitivanja pri definiranju ponašanja stijenske mase, uzrokovala je pojavu više drugih pristupa:


• Ponašanja stijenske mase može se definirati na osnovi poznavanja svojstava stijene i diskontinuiteta koji se mogu odrediti u laboratoriju.

• Ponašanje stijenske mase može se definirati na osnovi rezultata velikih in-situ pokusa kod kojih je volumen stijenske mase dovoljno velik da i diskontinuiteti sudjeluju u njenom odgovoru na aplicirano opterećenje.

• Različiti empirijski pristupi definiranju dva osnovna mehanička svojstva - čvrstoće i deformabilnosti.

Treba naglasiti da je prvi od navedenih pristupa na samom početku razvoja mehanike stijena imao smisla ali se tijekom njenog razvoja pokazao neprikladnim. In-situ ispitivanja su dostigla određeni stupanj i u ovom trenutku se još uvijek čine nezamjenjivim, bez obzira što i ona imaju značajne nedostatke. Mehanika stijena je posvojila mnoge tehnike razvijene u mehanici tla bazirane na jednostavnom Coulomb-ovom zakonu. Međutim, ponašanje stijena je mnogo kompleksnije od ponašanja tla i u mnogim slučajevima mehanika stijena koristi tehnike nepoznate mehanici tla. 1.3 Uloga geologije u mehanici stijena Inženjerska mehanika stijena se može smatrati dijelom primjenjene mehanike, a isto tako i dijelom geologije tj. inženjerske geologije. Mehanika stijena može biti uspješna samo kada se poveže s stvarnom geološkom situacijom. Mnogi objekti danas dostižu geološke dimenzije što je jedan razlog više za usku suradnju geologa i inženjera. Prije pojave mehanike stijena, geologija je bila znanost koja je osiguravala podloge stijenskom inženjerstvu. Kada čista geologija nije mogla naći odgovore na sva pitanja stijenskog inženjerstva, počela se stvarati primjenjena geologija (inženjerska geologija). Kada pak ni inženjerska geologija nije mogla objasniti ponašanja objekata u i na stijeni rodila se mehanika stijena. Zato Müller (1967) smatra inženjersku geologiju roditeljem mehanike stijena. Ona je zajedno s istraživanjem pritisaka u rudarstvu osigurala važne početne točke mehanike stijena. Usku povezanost mehanike stijena i inženjerske geologije pokazuje i naziv prvog službenog časopisa ISRM-a - Rock mechanics and Engineering Geology, što je prof. Stepanian posebno pozdravio. Prema Američkom geološkom institutu, inženjerska geologija predstavlja primjenu geoloških znanosti u inženjerskoj praksi sa svrhom osiguranja da geološki faktori koji djeluju na lokaciju, projekt, objekt, izvođenje i održavanje inženjerskih zahvata budu prepoznati i adekvatno određeni. Judd, pod inženjerskom geologijom smatra primjenu znanja i iskustva u geologiji i drugim geoznanostima radi rješavanja geoloških problema postavljenih od strane građevinskih stručnjaka. Inženjerska geologija kao grana primjenjene geoznanosti pokriva rang zadaća koje leže između čiste geologije i mehanike stijena ili tla s inženjerske točke gledišta (stijenskog inženjerstva i inženjerstva u tlu). Ona obuhvaća primjenu geologije pri rješavanju problema planiranja, projektiranja i izvođenja inženjerskih zahvata u stijenama i tlu. Termin geološki inženjer (Geological engineer or engineering geologist) obuhvaća inženjera za radove u stijeni (rock engineer) i inženjera za radove u tlu (soil engineer). I jedni i drugi imaju drugačiji pogled od klasičnog geologa. Klasični ili čisti geolog pokušava razumjeti povijest (genezu stijena), dok geološki inženjer ili inženjerski geolog, gleda u budućnost, pokušavajući predvidjeti ponašanje zemljanih materijala kao agregata ili ispune i njihovu stabilnost u zidovima iskopa. Treba primjetiti da Franklin i Dusseault (1989) klasične geologe ne zovu inženjerima. Inženjerske opservacije, pokusi, opisi i klasifikacije premda bazirani na temeljnoj geologiji, bitno su različiti od onih klasične geologije. Bieniawski inženjere koji se bave geologijom dijeli u dvije skupine i naglašava poterbu da ih se ne mješa. Pored inženjerskih geologa on spominje i novu vrstu geoloških inženjera (geological engineers) koja se pojavila u USA, kombinirajući vještine u inženjerskom projektiranju, mehanici stijena, mehanici tla, geologiji i goefizici.


Pojavom inženjerske geologije pomalo se zaboravlja veza mehanike stijena i stijenskog inženjerstva s klasičnom geologijom. Na ovu činjenicu upozorava Jaeger (1979). Geološki materijal posjeduje fizikalna, kemijska i mehanička svojstva koja su posljedica njihovog načina postanka i kasnijih geoloških procesa koji su na njih djelovali (dijageneze). Dijageneza u geološkoj prošlosti jedne oblasti dovela je do posebne litologije, posebne strukture i posebnog naponskog stanja. Sve ove geološke informacije su od temeljne važnosti za mehaniku stijena. Progres u mehanici stijena nije reducirao odgovornost geologa. i pored toga što konačna odgovornost za projekt generalno ostaje na specijalistima za mehaniku stijena i inženjerima. Geolozima će se u budućnosti postavljati sve preciznija pitanja. Da bi mogli dati točne odgovore, oni moraju znati i razumjeti teoriju i praksu mehanike stijena. 1.4 Povijesne napomene Za razliku od mnogih modernih polja inžanjerstva koja su se razvijala s njima bliskim znanostima, radovi u i na stijeni (rudarstvo i građevinarstvo) stoljećima su se prakticirali bez podrške znanosti. Još od predpovijesnih vremena, različita svojstva čvrstoće stijena bila su prepoznavana od primitivnih ljudi. Pećinski čovjek je birao stabilne pećine dok je čovjek iz kamenog doba birao pogodne stijene za svoje alatke. Dokazi o stijenskom inženjerstvu mogu se naći u najranijim danima rudarstva i graditeljstva. Podzemno rudarenje, najprije u jamama a potom i u oknima počelo je za vrijeme kamenog doba, prije nekih 15000 god. S tunelogradnjom se započelo oko 3500 g. prije Krista (u brončano doba) za potrebe rudnika bakra Sinai Peninsula. Keopsova piramida u Egiptu napravljena je prije 4700 godina (upotrebljeno je više od 2 milijuna obrađenih kamenih blokova). Prve brane izgrađene su oko 2900 godina prije Krista. Vapnenačka stijena kao inženjerski materijal, korištena je za nož kesona mostova 2000 godina prije Krista u Egiptu. Nož je bio napravljen od okruglog vapnenačkog bloka s rupom u sredini. Pored korištenja tunela u rudarstvu, mnogi tuneli u antičko doba izrađeni su za dopremu vode, javne podzemne prolaze, grobnice, vojne svrhe i dr. Putni tunel blizu Naples-a (Italija) izgrađen je 36. godina prije Krista u dužini od 1220 m, s visinom od 9,15 m i širinom 7,60 m. U kasnom renesansnom periodu, Georgius Agricola u njegovoj raspravi o rudarstvu - De Re Metalurgia (1556) opisao je prilično zrele metode rudarenja uključujući okna i druge elemente rudnika. Prvi tunel kroz Alpe bio je Mont Cenis s dužinom od 11 km (1857 - 1870). Svi ovi i mnogi drugi primjeri pokazuju intuitivno korištenje empirijskog poznavanja stijene mnogo prije nego što je znanost i inženjerstvo moglo ponuditi logično i teoretsko osnovno znanje. Tek u 19. stoljeću, osnivanjem udruženja inženjera u Evropi i Sj. Americi, počinje prikazivanje inženjerskih iskustava u tehničkim publikacijama. U početku su izvještaji bili uglavnom kvalitativni, bazirani na vizuelnim opservacijama. Predmet prvih mjerenja bila su slijeganja terena uslijed podzemne eksploatacije ugljena i konvergencija kalote i poda podzemnih objekata. Young i Stock su 1916 god. objavili pregled preko 100 radova objavljenih u zadnjih 60 god. koji se bave slijeganjima terena uslijed eksploatacije ugljena. U prvih nekoliko dekada ovog stoljeća tehnički izvještaji počinju tretirati stijenu kao inženjerski materijal u građevinarstvu i rudarstvu. Ovi članci sadrže informacije o mehaničkim svojstvima, dubokom rudarenju i mehanizmima odlamanja stijenske mase. Spominju se i laboratorijska fotoelastična ispitivanja kao i teoretski empirijski pristupi određivanju stanja naprezanja oko podzemnih iskopa u stijeni. Prvi počeci mehanike stijena mogu se naći krajem prošlog stoljeća. Na polju graditeljstva to se odnosi na probleme izvođenja dugačkih alpskih tunela i ime velikog geologa Alberta Heim-a. On je na kraju prošlog i početkom ovog stoljeća u radovima "Mechanismus der Gebirgsbildung" i "Geologische Nachlese" ukazao na neke stvari koje moderna mehanika stijena priznaje i prihvaća. Njemački ekspert za tunele, Rziha (1874) vjerojatno se među prvima bavio horizontalnim naprezanjima u okolini tunela a Heim je nekoliko godina kasnije ukazao da horizontalno naprezanje može biti jednako vertikalnom. Na polju rudarstva, već su Fayol i Trompeler interpretirali fenomen manifestiranja sekundarnog, naponskog stanja i podzemnog pritiska. I njihovu generalnu interpretaciju također priznaje moderna mehanika stijena.


Pri izgradnji tunela Ritam u Švicarskoj, 1920 god. primjećena su brojna oštećenja kao posljedica klizanja cijele padine. U to vrijeme je pri izgradnji tunela Amsteg obavljen pokus hidrauličke komore s ciljem određivanja kompresijskog modula (bulk modulus). Ovo je bilo vjerojatno prvo ispitivanje deformacijskih svojstava stijenske mase. Par godina kasnije Schmidt pravi prve pokušaje u teoretskoj mehanici stijena povezujući Heim-ove nalaze o rezidualnim naponima i elastična svojstva stijenske mase. Bilo je to vrijeme uvođenja čelične podgrade pri gradnji tunela i okana i nekoliko istraživača je izračunalo naprezanja u oplati na osnovi elastičnih svojstava čelika i stijenske mase. Treba spomenuti i čileanskog geologa Fenner-a koji je 1938 god. publicirao tezu sličnu Heim-ovoj. Ova dva pionirska rada bila su dugo godina ignorirana da bi tek 1952 neke od njihovih teorija potvrdili Terzaghi i Richart. Vrlo aktivne bile su američke rudarske škole i US Bureau of Mines. Oni su se bavili teoretskim problemima raspodjele naprezanja oko podzemnih komora pravokutnog oblika ali su se suočili s mnogo praktičnih problema. Intenzivni razvoj mehanike stijena počeo je poslije drugog svjetskog rata kao posljedica gradnje velikih površinskih i podzemnih objekata. U Americi su prednjačile rudarske škole i sveučilišta te "US Bureau of Reclamation" koje je vodilo istraživanja svojstava stijena i stijenskih masa. U 1964. god. aktivnosti "American Society for Testing and Materials" proširene su na ispitivanja stijena. U Liege-u (Belgija) je 1951. održana prva međunarodna konvencija o pritisku stijena i podgrađivanju. U Evropi je između 1950. i 1960. najaktivniji istraživački centar izvan rudarskih škola vjerojatno bilo sveučilište u Beču gdje je Stini osnovao austrijsko udruženje za geofiziku i inženjersku geologiju. Iz ovoga se razvila tzv. austrijska škola ili austrijski krug koja se ističe u preciznom opisu diskontinuiteta u stijeni, znatno točnije nego što je to uobičajeno u inženjerskoj geologiji. Ova škola ukazala je da diskontinuiteti imaju dominantan utjecaj na ponašanje stijenske mase. Od 1951. god. do danas održavaju se u Slazburgu svake godine tzv. "Geomehanički kolokviji". Potreba za mehanikom stijena naročito se jako osjetila kod temeljenja visokih brana. Tako je 1951. god. predloženo da se u sklopu ICOLD-a (International Commission on Large Dams) formira potkomitet za mehaniku stijena. Komitet eksperata predvođen s G. Westerberg-om preporučio je 1957 da se u sklopu ICOLD-a orgnaizira komitet za podzemne radove čiji je cilj trebao biti rješavanje najurgentnijih problema temeljenja visokih brana. Komitet se prvi puta sastao za vrijeme 6. Kongresa ICOLD-a 1958. god. u new York-u. Za vrijeme 7. kongresa ICOLD-a u Rimu u 1961. god. vrlo je istaknuta uloga mehanike stijena te ona postaje jedna od najvažnijih grana inženjerstva velikih brana. Lom brane Malpasset 3.12.1958. izazvao je smrt 450 ljudi. Katastrofa Vajonta desila se 9.10.1963. Nije bilo sumnje da je mehanika stijena postala urgentan zadatak u projektiranju brana. Potreba za novom disciplinom - mehanikom stijena, bila je naglašena na petoj (Pariz, 1961) i šestoj (Montreal, 1965) konferenciji ISSMFE. "US National Reseurch Concils study" u 1967. god. ukazuje na potrebu za mehanikom stijena i preporučuje ubrzanje napora na ovom polju. Nakon neuspjelog pokušaja da se mehanika stijena razvija u okviru mehanike tla kao jedno njeno poglavlje, osnovano je 1962. god. u Salzburgu međunarodno društvo za mehaniku stijena (ISRM - International Society for Rock Mechanics). Direktan poticaj ovome dali su stručnjaci okupljeni u tzv. "austrijskoj školi", a posebno treba istaći prof. Muller-a koji je bio prvi predsjednik ISRM-a (1962-1966). Kada se govori o međunarodnim udruženjima treba spomenuti dva čiji su predmet interesiranja tlo i inženjerska geologija. Međunarodno društvo za mehaniku tla i geotehničko inženjerstvo (ISSMGE-International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering) osnovano je za vrijeme Prve međunarodne konferencije o mehanici tla i temeljenju koja je održana u Harvardu 1936 godine. Posljednji (15) je održan 2001. u Turskoj. Međunarodno društvo za inženjersku geologiju (IAEG - International Association on Engineering Geology and the environment) osnovano je 1964 a prvi kongres društva održan je 1968. god. u Pragu. Evo još nekoliko značajnih datuma iz novije povijesti:

• 1867 - dinamit i AN/FO eksploziv • 1876 - električni detonator


• 1881 - stroj za bušenje tunela • 1909 - mlazni mort • 1918 - stijenski anker • 1942 - mlazni beton • 1940 - volfram karbid bušaće svrdlo • 1950 - nova austrijska tunelska metoda • 1971 - hidrauličko udarno bušenje.

1.5 Zašto je inženjerska mehanika stijena postala samostalna znanstvena i inženjerska

disciplina? U vrijeme pojavljivanja mehanike stijena, mehanika tla je bila priznata i uglavnom formirana znanstvena i inženjerska disciplina. Jedan od osnovnih razloga za formiranje mehanike stijena kao posebne discipline izvan mehanike tla je opća prirodna diskontinualnost stijenske mase. Inženjerska mehanika stijena je zbog toga u većini slučajeva upućena na proučavanje ispucale stijenske mase koja samo u specijalnim slučajevima može biti tretirana kao anizotropni kontinuum. Mehanika stijena je kao znanstvena disciplina priznata tek oko 1960. god. Ovo priznanje je neizbježna posljedica novih inženjerskih aktivnosti u stijenskoj masi uključujući kompleksne podzemne instalacije, duboka zasjecanja u građevinarstvu, enormne dnevne kopove u rudarstvu, temeljenje visokih lučnih brana i dr. Ove aktivnosti kao i nekoliko velikih lomova brana i pokosa u stijeni s ljudskim žrtvama i ogromnim materijalnim štetama istaknuli su potrebu za boljim poznavanjem ponašanja stijenske mase. Inženjerska mehanika stijena je ekstremno kompleksna disciplina u poređenju s mehanikama drugih materijala među kojima treba spomenuti najnoviju - mehaniku tla. Ova kompleksnost je uglavnom posljedica sljedeća tri faktora: • kompleksne prirode stijenske mase, • poteškoće uključivanja utjecaja diskontinuiteta (rasjedi, pukotine, kalavost i dr.) na mehanička

ponašanja stijenske mase, • vrlo veliki intervali varijacija tri temeljna faktora o kojima ovisi ponašanje stijenske mase: stanje

naprezanja, temperatura i vrijeme. Mehanika stijena je omogućila prijelaz s kvalitativnog opisa iskustava na kvantitativno izražene odnose i zakonitosti. Ona omogućava iznalaženje novih metoda koje vode ka racionalnijem i sigurnijem projektiranju i izvođenju objekata u i na stijenskoj masi. Brzi razvoj mehanike stijena posljedica je više faktora: • Generalno povećanje znanstvenih aktivnosti koje su među ostalim proizvele teoriju, instrumente i

procedure mjerenja primjenjive na istraživanja u mehanici stijena. • U rudarstvu su do tada pristupačnija ležišta bila ispražnjena te se moralo rudariti u nepovoljnijim

uvjetima (većim dubinama). • U građevinarstvu se znatno povećao broj i veličina projekata kao špto su brane, diverzioni tuneli,

podzemne strojarnice, podzemne željeznice, cestovni i željeznički tuneli. • Pokazano je da mnoge tvari kao što su nafta, kemikalije, hrana, plin i dr. mogu biti ekonomično

smješteni u podzemlje što zahtjeva izradu stabilnih podzemnih objekata. • Naglo su se povećavali vojni objekti u podzemlju. • Postoji uvijek potreba za poboljšanjem sigurnosti podzemnih objekata. • Skladištenje radioaktivnog otpada • Duboka bušenja i bušenja horizontalnih bušotina 1.6 Polja primjene


Inženjerska mehanika stijena nezaobilazna je disciplina u rudarstvu, građevinarstvu, naftnom inženjerstvu i ekološkom inženjerstvu. Među mnogim zanimanjima inženjera u planiranju, projektiranju i izvođenje radove treba naglasiti devet, pošto često značajno ovise o inženjerskoj mehanici stijena.

• Istraživanje geoloških rizika (nestabilnost površinskih i podzemnih iskopa) • Selekcija materijala (građevni kamen, agregat za beton i dr.) • Bušivost i rezivost stijene (duboka bušenja, strojni iskop podzemnih objekata i dr.) • Selektiranje tipova objekata (prilagođavanje vrste objekta stanju stijenske mase, na primjer-lučna,

gravitacijska ili nasuta brana) • Analiza deformacija (praćenja (monitoring) tijekom građenja i eksploatacije građevine) • Analiza stabilnosti (stabilnost temelja, pokosa i dr.) • Kontrola miniranja (miniranje uz postojeće objekte i sl.) • Stabiliziranje iskopa (sidra, mlazni beton i sl.) • Hidrauličko frakturiranje (povećanje propusnosti, rudarenje otapanjem i sl.)

Inženjerska mehanika stijena je nezaobilazna kod inženjerskih radova na mnogim objektima:

• Površinski objekti (brane, mostovi, površinske strojarnice) • Prometnice (željeznice, putovi, kanali, cjevovodi, luke) • Površinski iskopi za druge svrhe (dnevni kopovi i kamenolomi, brzotoci) • Podzemni iskopi (rudnici, tuneli, podzemne građevine, vojni objekti) • Energetski objekti (naftno inženjerstvo, geotermalna energija, nuklearne strojarnice, skladištenje

nuklearnog otpada, podzemni objekti za skladištenje vode, nafte, plinova, i dr.) • Rudarenje otapanjem i plinifikacijom.

Mehanika stijena svakodnevno pronalazi nova polja primjene. Uz naftno inženjerstvo, kod koga se mehanika stijena udomaćila u posljednje vrijeme, treba spomenuti nove inženjerske i znanstvene aktivnosti koje se ne mogu razvijati bez intenzivnog korištenja mehanike stijena. To su: predviđanje zemljotresa, rudarenje otapanjem i plinifikacijom, spremanje tekućina i komprimiranih plinova u podzemne prostorije, skladištenje radioaktivnog otpada, bušenje horizontalnih bušotina na velikim dubinama i dr. 1.7 Otvoreni problemi Premda su mnogi problemi stijenskog inženjerstva uspješno rješeni u posljednjih 30 godina, još uvijek ostaje otvoreno nekoliko glavnih problema. Ladanyi (1982), kao glavne probleme mehanike stijena ističe sljedeće:

• nemogućnost direktnog mjerenja osnovnih svojstava stijenske mase, • efekt vremena, • modeliranje.

Osnovna svojstva stijenske mase nije moguće direktno mjeriti zbog ograničavajućih faktora mjerila, (scale efects), vremena i novca. Ladanyi nudi i odgovor na pitanje-što činiti u ovakvoj situaciji. "Nemožemo mjeriti, ali ako dovoljno pažljivo promatramo, razvijamo koncepcijske modele, radimo povratne analize, utvrđujemo okvire i klasifikacijske sisteme neprestano promatramo i poboljšavamo ih tijekom dovoljno dugog perioda, možemo se nadati da ćemo eventualno moći utvrditi ova svojstva stijenske mase dovoljno točno za potrebe prjektiranja. Uobičajeno je da se u geomehanici o efektu vremena razmišlja kroz fenomene tečenja i konsolidacije. Pokreti stijenske mase tijekom vremena mogu biti posljedica vrlo specifičnih pojava koje nemaju nikakve veze s procesima konsolidacije i tečenja. Stijenska masa izdjeljena na blokove, kako u tunelima tako i u pokosima, ima tendenciju kontinuiranog pokretanja zbog njene razgradnje (deteriorate) tijekom vremena


uzrokovane trošenjem, erozijom, mržnjenjem i otapanjem, fluktuacijom tlaka vode u pukotinama, otvaranjem pukotina zbog rasterećenja, progresivnim lomom i dr. Vrlo je teško predvidjeti neki od ovih fenomena ili njihovu kombinaciju, tako da u mnogim slučajevima jedino kontinuirano motrenje karakterističnih točaka objekta ili pokosa može potvrditi uspješnost prognoze loma. Kod matematskog modeliranja, glavni zadatak je definiranje hipoteze o ponašanju materijala (konstitutivna jednadžba) i kvantifikacija različitih tipova ulaznih parametara. Svatko tko je pokušao opisati i uvrstiti u razumljiv matematski oblik ponašanje bilo kog prirodnog materijala, svjestan je kompleksnosti ovog zadatka. Efekt vremena igra važnu ulogu. Za konvencionalne objekte postoji iskustvo o njihovom ponašanju tijekom vremena jer je njihov vjek trajanja relativno kratak. Međutim, u inženjerskoj praksi pojavljuju se objekti koji moraju imati vjek trajanja mjeren geološkim mjerilima. Od stijenske mase u kojoj je izgrađeno skladište visokovrijednog radioaktivnog otpada traži se postojanost tijekom više tisuća pa i milijuna godina. Ekstrapolacija svojstava stijenske mase na tako dug period nosi u sebi ogromne rizike. 1.8 Međunarodno društvo za mehaniku stijena i Hrvatska udruga za mehaniku stijena Međunarodno društvo za mehaniku stijena (ISRM - International Society for Rock Mechanics) osnovano je u svibnju 1962. godine u Salzburgu. Bio je to izraz potreba istraživača na polju mehanike stijena u cijelom svijetu za sistematskim međusobnim kontaktima i razmjenama iskustava, ideja i rezultata. Formiranje ISRM-a bilo je bez sumnje pod jakim utjecajem Leopolda Müllera i organizacije pod nazivom "Internationale Arbeitgemeinschaft für Geomechanik" koje je formirano 1951. god, i Ingenieurbüro für Geologie und Bauwesen. U statutu ISRM-a stoji da polje aktivnosti uključuje sve odnose fizikalnog i mehaničkog ponašanja stijena i stijenskih masa i primjenu ovih znanja za bolje razumijevanje geoloških procesa i na poljima inženjerstva. Treba naglasiti da su oko promoviranja mehanike stijena kao samostalne znanstvene i inženjerske discipline mišljenja bila podijeljena. Prije svega, postajalo je mišljenje da se mehanika stijena treba razvijati u okviru mehanike tla kao jedno njeno poglavlje. Ovaj stav zastupali su čelnici međunarodne konferencije o mehanici tla i jasno su ga definirali kroz istupanje Bjeruma koji je govorio u ime Casagrande-a (predsjednik International Conference on Soil mechanics) na godišnjem kongresu austrijskog društva za mehaniku stijena u Salzburgu 1962. god. Izgleda da je ovo istupanje imalo suprotan učinak te je kongres reagirao odlukom o proširenju njihovih vlastitih napora i formiranjem začetka ISRM-a. Godina održavanja ovog kongresa računa se za godinu osnivanja ISRM-a. Za prvog predsjednika izabran je Leopold Müller. Tajništvo ISRM-a je od 1966. god. do danas u institutu-Laboratorio National de Engenharia Civil (LNEC) u Lisabonu (Portugal). Četiri godine nakon osnivanja, održan je prvi kongres ISRM-a u Lisabonu. Do danas je odrzano 10 kongresa Međunarodnog društva za mehaniku stijena: Lisbon (Portugal),1966; Beograd (Jugoslavija), 1970; Denver (USA), 1974; Montreux (Swutzerland), 1979; Melbourne (Australia), 1983; Montreal (Canada), 1987; Aachen (Germany), 1991; Tokyo (Japan), 1995; Paris (France), 1999; Johanesbourg (South Africa), 2003; Lisboa (Portugal) 2007. Međunarodnim društvom su predsjedavali: Leopold Müller (Austria); Manuel Rocha (Portugal); Leonard Obert (USA); Pierre Habib (France); Walter Wittke (Germany); Edward T. Brown (UK); John Franklin (Canada); Charls Fairhurst (USA); Sakurai (Japan); Marc Panet (France); Nielen Van der Merwe (South Africa), John, A. Hudson (U.K) Pored kongresa Međunarodnog društva koji se održavaju svake 4 godine, ISRM je pokrovitelj brojnih specijaliziranih konferencija iz područja mehanike stijena i stijenskog inženjerstva. Od mnogobrojnih nacionalnih i međunarodnih skupova treba po kvaliteti izdvojiti Simpozije iz mehanike stijena Sjedinjenih Američkih Država koji se održavaju svake godine kao i Salzburške geomehaničke kolokvije koji se održavaju svake godine od 1951. do danas . Od 1992. godine održavaju se europske konferencije pod nazivom "Eurock", posvećene nekoj aktualnoj temi.


ISRM je u vrijeme svog osnutka (1962) kao službeno glasilo odabralo časopis "Geologie und Bauwesen" kojeg je ustanovio Josef Stini 1929. god. Ime časopisa promjenjeno je 1963. god. u: Rock Mechanics and Engineering Geology s namjerom da se istakne rođenje nove znanstvene discipline - mehanike stijena. Ime časopisa promjenjeno je još jednom 1969. god. u "Rock Mechanics - Felsmechanik - Mecanique de Roches" radi isticanja povezanosti časopisa sa ISRM-om. Od 1969. uvedena je nova numeracija časopisa te "Rock Mechanics" starta s Vol. 1. No. 1. Suradnja ISRM-a i časopisa prekinuta je 1977 te on prestaje biti njegov službeni glasnik. Od 1983. god. (Vol. 16 No1), časopis izlazi pod nazivom Rock Mechanics and Rock Engineering. Ime je promjenjeno s namjerom da se sačuva ravnoteža između članaka koji se bave temeljnom mehanikom stijena, inženjerskom geologijom i problemima koji proizlaze iz prakse izvođenja. Od 1977. ISRM svoje dokumente objavljuje u časopisu International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanical Abstracts. Od rujna 1992 ISRM izdaje vlastiti News Journal koji donosi sve informacije vezane uz rad Društva a također i znanstvene članke iz aktualne problematike.

U posljednje vrijeme vodi se rasprava oko promjene imana Međunarodnog društva. Prije par godina, Međunarodno društvo za mehaniku tla i temeljenje promjenilo je ime u Međunarodno društvo za mehaniku tla i geotehničko inženjerstvo. Međunarodno društvo za mehaniku stijena reagiralo je, smatrajući da se pod geotehničkim inženjerstvom podrazumjeva i stijensko inženjerstvo. Kao reakciju na promjenu imana međunarodnog društva za mehaniku tla i temeljenje pokrenuta je inicijativa za promjenu imana Međunarodnog društva za mehaniku stijena u Međunarodno društvo za mehaniku stijena i stijensko inženjerstvo. Ova događanja pokazuju da se u posljednje vrijeme sve više pažnje poklanja geotehničkom inženjerstvu (rock and soil engineering) u kome se dešavaju jednako značajne promjene kao i u mehanici stijena i mehanici tla koje predstavljaju njegovu znanstvenu bazu.

S ciljem proučavanja znanstvene i tehničke problematike kojem se Društvo bavi, osnovano je u periodu od 1967. god. do danas ukupno 25 komisija. Neke od njih su prestale sa radom a neke su još uvijek aktivne. Formiranje i ukidanje komisija permanentan je proces. Svaka od komisija trebala bi izdati tzv. - "Suggested method" (preporučenu metodu), dokument sličan normi. Do danas je publicirano preko 40 "Suggested methods"-a koji, u nedostatku nacionalnih normi, predstavljaju izvanrednu pomoć svima koji se bave ovom problematikom. Vjerojatno će tijekom vremna ove preporučene metode prerasti u međunarodne norme (ISO norme). Od svog osnivanja ISRM je smatrao važnom usku suradnju s srodnim granama geoznanosti. Iz tog razloga, na inicijativu de Beer-a sa Sveučilišta u Liege-u i uz podršku Belgije, ustanovljeno je 1973. stalno tajništvo za koordinaciju (PCS - Permanent Coorginating Secretariat). Tajništvo sačinjavaju generalni tajnici tri društva: ISRM, ISSMGE (International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering) i IAEG (International Association of Engineering Geology). Od tada pa sve do danas, tajništvo se sastaje svake godine. ISRM ostvaruje suradnju i sa drugim međunarodnim udruženjima od kojih treba istaći: International Bureau of Strata mechanics; International Commission on Large Dams; The International Tunnelling Association. Kao rezultat čvrste povezanosti ovih udruženja, održan je prvi međunarodni kongres u organizaciji ISRM-a, ISSMGE-a i IAEG-a u Melbournu 2000. (GeoEng-2000). Ovi kongresi održavat će se i u narednom periodu svake 4 godine. Opća je tendencija približavanja ovih društava, jer se prirodni materijalai koji padaju u granično područje između tla is tijena ponašaju po zakonima mehanike stijena i mehanike tla.. Bez inženjerskke geologije ne mogu se rješavati problemi vezani uz stijene niti oni vezani uz tlo. Jednostavno rečeno, ove tri discipline su osuđene na zajedništvo i vremenom će granice koje su između njih postavljene sve više labaviti. Hrvatska udruga za mehaniku stijena (HUMS) je dobrovoljna društveno-stručna organizacija koja okuplja inženjere i druge stručne osobe zainteresirane za mehaniku stijena i geotehničko inženjerstvo. HUMS predstavlja Hravatsku u Međanaurodnoj udruzi za meheniku stijena. Aktivnosti članova udruge počinju još davne 1965 godine kada je osnovano Jugoslavensko društvo za mehaniku stijena i podzemne radove (JDMSPR) na poticaj 70 stručnjaka iz Jugoslavije. JDMSPR je formirano na inicijativu jugoslavenskog potkomiteta za temeljenje brana i podzemne radove, a na poticaj Saveza građevinskih


inženjera i tehničara Jugoslavije, Saveza inženjera i tehničara rudarske geološke i metalurške službe Jugoslavije i jugoslavenskog komiteta za visoke brane. Izmjenom statuta Društva 1980. god. formirana su 3 republička društva (Hrvatska, Srbija, BiH), koja su zajedno tvorila Jugoslavensko društvo za mehaniku stijena i podzemne radove. Društvo za mehaniku stijena i podzemne radove Hrvatske (DMSPRH) osnovano je 17.10.1980. DMSPRH se 31.10.1991. izdvojilo iz JDMSPR na skupštini Društva održanoj 14.11.1991. u Zagrebu. Usvojen je novi Statut i promjenjeno je ime Društvu. Od tada se društvo zove - Hrvatsko društvo za mehaniku stijena (HDMS). Tijekom 1998 godine promjenjeno je ime Društva i od tada Društvo djeluje pod imenom-Hrvatska udruga za mehaniku stijena (HUMS). Hrvatsko Geotehničko društvo Do 2006. u Hrvatskoj su samostalne djelovale dvije geotehničke udruge: Hrvatska udruga za mehaniku stijena (HUMS) koja je pretstavljala Hrvatsku u ISRM-u (International Society for Rock Mechanics) i Hrvatska udruga za mehaniku tla i geotehničko inženjerstvo (HUMTGI) koja j e pretstavljala Hrvatsku u ISSMGE-u (International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering). Slijedeći svjetske trendove, kako na nacionalnom tako i na međunarodnom nivou, ove su se dvije udruge udružile u jedinstvenu udrugu pod nazivom: Hrvatsko geotehničko društvo (HGD) i od 2006 godine HGD pretstavlja Hrvatsku u ISRM-u i u ISSMGE-u. 1.9 Izvori informacija Spomenut će se samo knjige, časopisi, saopćenja i sl. koji su, po slobodnoj ocjeni autora, ključni u ovom trenutku za probleme kojima se bavi inženjerska mehanika stijena. Knjige Brady, B.H.G., Brown; E.T., (1985), Rock Mechanics for Underground Mining, George Allen and

Unwin (Publishers) Ltd, 527 p. Franklin J.A., Dusseault, M.B., (1989), Rock Engineering, McGraw-Hill Publishing Company, 600 p.

(pp. 281-285). Goodman, R.E., (1980), Introduction to Rock Mechanics, Wiley, New York, pp. 183-184. Hoek, E., Brown, E.T., (1980), Underground excavation in Rock, The Institute of Mining and

Metallurgy, London, 527 p. Hoek, E., Bray, J.W., (1977) Rock Slope Engineering, revised second edition, The Institute of Mining

and Metallurgy, London, 402 p. Hoek, E., Kaiser, P.K., Bawden, W.F., (1995), Support of Underground Excavations in Hard Rock,

Balkeme, 215 p. Hoek, E., Rock Engineering (a course) http://www.rocscience.com/ Hudson, J.A. and Harrison J.P.,2000, Engineering Rock Mechanics, An introduction to the principles,

Pergamon, 444 p. Hudson, J.A., (editor-in-chief), (1993), Comprehensive Rock Engineering, Volume 1,2,3,4 i 5 Harrison, J.P., Hudson, J.P., (2000) Engineering Rock Mechanics, Illusstrative Worked Exsamples,

Pergamon, 506 p. Jaeger, C., (1979), Rock Mechanics and Engineering, second edition, Cambridge University Press, 523

p. Jumikis, A.R., (1979), Rock Mechanics, Trans Tech Publucation, Series on Rock and Soils Mechanics,

Vol.3. (1978/79) No5. Obert, L., Duvall, W. I., (1967) Rock Mechanics and the Design of Structures in Rock, John Wiley

and Sons, 650 p Stagg, K.G., Zienkiewicz, O.C., (1968) Rock Mechanics in Engineering Practice, John Wiley and

Sons, 442 p. Wittke, W., (1990), Rock Mechanics, Berlin (Springer), pp. 750-778.


Časopisi • Canadian Geotechnical Journal • Engineering Geology • Felsbau • Geotechnical Testing Journal • Geotechnique • International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanical Abstracts • Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering • Rock Mechanics and Rock Engineering • Tunnelling and Underground Space Technolo gy Saopćenja sa kongresa i konferencija Saopćenja sa kongresa: • Međunarodne udruge za mehaniku stijena • Međunarodne udruge za mahaniku tla i geotehničko inženjerstvo • Međunarodne udruge za inženjersku geologiju • Međunarodne udruge za tunelogradnju Saopćenja sa ISRM regionalnih simpozija (Eurock u Europi) Saopćenja sa domaćih geotehničkih savjetovanja: • Geotehnika prometnih građevina, Novigrad, 1994. • Mehanika stijena i tuneli-MESTU’99, Zagreb, 1999. Norme i preporučene metode ISO norme (International standard organization) Europske norme Eurokod-7 (3 dijela) Nacionalne norme

• ASTM (američke) • BS (britanske) • DIN (njemačke) • AFNOR (Francuske)

Preporučene metode Međunarodnog društva za mehaniku stijena Preporučene metode Međunarodnog društva za mehaniku tla i geotehničko inženjerstvo Napomena: Vidi ”korisni linkovi” gdje ćeš naći adrese pojedinih normirnih institucija i udruga


1.10 Rječnik

rock Any naturally formed aggregate of mineral matter occurring in large masses or fragments

rock mass rock mass Rock as it occurs in-situ, including its structural discontinuities rock mechanics Theoretical and applied science of the mechanical behaviour of rock

soil mechanics the application of the laws and principles of mechanics and hydraulics to engineering problems dealing with soil as an engineering material.

soil (earth) sediments or other unconsolidated accumulations of solid particles produced by the physical and chemical disintegration of rocks, and which may or may not contain organic matter.

soil physics the organized body of knowledge concerned with the physical characteristics of soil and with the methods employed in their determinations.

1.11 Literatura Attewell, P.B., Farmer, I.W., (1976), Principles of Engineering Geology, John Wiley and Sons, Inc., New

York, 1040 p. Brady, B.H.G., Brown; E.T., (1985), Rock Mechanics for Underground Mining, George Allen and Unwin

(Publishers) Ltd, 527 p. Bieniawski, Z.T., (1989), Engineering Rock Mass Classification, John Wiley and Sons, p Bieniawski.Z. T., (1984) The Design Process in Rock Engineering, Rock Mechanics and Rock

Engineering, Vol.17. No. 3. pp. 183-190. Franklin J.A., Dusseault, M.B., (1989), Rock Engineering, McGraw-Hill Publishing Company, 600 p.

(pp. 281-285). Goodman, R.E., (1980), Introduction to Rock Mechanics, Wiley, New York, pp. 183-184. Harrison, J.P., Hudson, J.P., (2000) Engineering Rock Mechanics, Illusstrative Worked Exsamples,

Pergamon, 506 p. ISRM, Commission on Terminalogy, Symbols and Graphic Representation 1975, Terminology (english,

french, germany). Jaeger, C., (1979), Rock Mechanics and Engineering, second edition, Cambridge University Press, 523 p. John, K.W., (1962), An Aproach to Rock Mechanics, Jour. of the Soil mechanics and Foundation

Division. Vol. 88.No. SM4. Jumikis, A.R., (1979), Rock Mechanics, Trans Tech Publucation, Series on Rock and Soils Mechanics,

Vol.3. (1978/79) No5. Kujundžić, B., (1972), Pozdravni govor na otvaranju 3 Jugoslavenskog simpozija iz mehanike stijena i

podzemnih radova, Tuzla. Kujundžić.B., (1970), Opening Sesion, Proc of the 2nd Congress of the ISRM, Beograd, Vol. 3. pp. 90-

93. Ladanyi, B., (1982), Issues in Rock Mechanics: Personal View, Proc 23rd US Symposium on Rock

Mechanics, Berkley, California. Langer, M., (1993), The Role of Engineering Geology for Planing and Construction of Underground

Openings, Engineering Geology, Vol. 35. No ľ, pp.143-147. Müller, L., (1974), Rock Mechanics, Cours held at the Department of Mechanics of Solids, Preface and

Introductory Lecture, pp. 1-13, Udine. Müller. L., (1967), Proc of the 1st Congress of the ISRM, Lisboa, Vol. 3. pp. 80-83.


Nonveeiller, E., Geotehnika prometnih građevina, Saopćenja sa savjetovanja Geotehnika prometnih građevina, Novigrad, 1994, Knjiga 2, strana 73-84.

Obert, L., Duvall, W. I., (1967) Rock Mechanics and the Design of Structures in Rock, John Wiley and Sons, 650 p

Roberts, A., (1977), Geotechnology, An Introductory Text for Students, and Engineers, Pergamon Press, 347p.

Rocha, M., (1967), Opening Sesion, Proc of the 1st Congress of the ISRM, Lisboa, Vol. 3. pp. 68-70. Wittke, W., (1993) Remarks on the Practical Application of Rock Mechanics, ISRM News Journal, 1(3),

pp. 21 -24. and, 41-42.

Documents

01-Inzenjerska Mehanika Stijena i Druge Srodne Discipline