The evaluation of the physico-mechanical properties of selected carpathian sandstones in terms of their use as a armourstone

• Autorzy: Hydzik-Wiśniewska Joanna , Pękala Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.126272

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości fizyko-mechanicznych wybranych piaskowców karpackich w aspekcie ich wykorzystania jako kamienia do robót hydrotechnicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of laboratory tests of the physical and mechanical properties of various types of sandstone selected from ten quarries from Carpathian flysch. The parameters were used to evaluate the quality of the sandstone and its suitability for use as armourstone in accordance with applicable standards and quality guidelines. The requirements of the BN-79/8952-31, EN 13383-1:2003 and the CIRIA, CUR, CETMEF (2007) standards were compared. Sandstone can display a large variability of parameters depending on its origin. This, in turn, results in a varying degree of its susceptibility to the destructive effects of water and climate.

PL

W artykule zestawiono wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych właściwości fizyko-mechanicznych wybranych rodzajów piaskowców fliszu karpackiego: krośnieńskich, magurskich, cergowskich oraz godulskich eksploatowanych w dziesięciu kamieniołomach. Przedstawione parametry wykorzystano do oceny jakości kamienia stosowanego przy wznoszeniu budowli hydrotechnicznych, takich jak ostrogi, progi, jazy czy zabezpieczenia brzegów, itp. Piaskowce te oceniono na podstawie wymagań jakości materiału skalnego wg różnych klasyfikacji (CIRIA, CUR oraz normowych). Przebadane piaskowce charakteryzują się całkiem dobrymi parametrami, jeśli chodzi o gęstość objętościową, nasiąkliwość, mrozoodporność. Również wytrzymałość na ściskanie oraz odporność na ścieranie (tarcza Boehmego) i odporność na rozdrabnianie (Los Angeles), badane na próbkach suchych wskazują, iż jest to materiał o dość dobrej jakości oraz odporności na działanie czynników mechanicznych. Jednak wykonanie badań wytrzymałościowych oraz odporności na ścieranie (micro-Deval) próbek wcześniej nasyconych wodą powoduje obniżenie jakości materiału skalnego, mimo, że wartość nasiąkliwości jest na dość niskim poziomie. Co w przypadku zastosowania takiego materiału jako kamienia do robót hydrotechnicznych w miejscach stałego dynamicznego oddziaływania wody może poważnie zagrozić trwałości konstrukcji. Trudności w ocenie jakości materiału skalnego przeznaczonego na konstrukcje hydrotechniczne upatrywać należy również w współistnieniu różnych klasyfikacji. Najbardziej rozbudowana jest klasyfikacja CIRIA, CUR, CETMEF (2007). Według tych kryteriów badane piaskowce zakwalifikowałyby się co najwyżej jako marginalne a nawet złe. Wskazywałoby, że co najwyżej mogą zostać zabudowane w konstrukcjach o niewielkim obciążeniu warunkami wodnymi. Całkiem inny obraz jakości badanych piaskowców daje ocena wg BN-79/8952-31. Prawie wszystkie uzyskałyby klasę I, co oznaczałoby, że mogą zostać zastosowane w każdych warunkach wodnych, nawet w konstrukcjach morskich czy oceanicznych. Analizując badany materiał skalny wg wytycznych PN-EN 13383-1:2003, szczególnie ze względu na wartość wytrzymałości na ściskanie w stanie nasycenia wodą, to ogólnie uplasowują się na pograniczu kategorii CS80 oraz CS60. Niestety brak odporności na ścieranie dyskwalifikuje zastosowanie tych piaskowców nawet w środowisku o umiarkowanym oddziaływaniu fal czy zawiesiny mułu.

Słowa kluczowe

EN

armourstone; hydraulic engineering; properties of Carpathian sandstones

PL

kamień do robót hydrotechnicznych; budowle hydrotechniczne; właściwości piaskowców karpackich

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 1
• Strony: 65--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Hydzik-Wiśniewska Joanna

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Pękala Agnieszka

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Civil, Environmental Engineering and Architecture, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] BN-79 / 8952-31 Construction hydro. Stone works regulatory and insurance (in Polish).
• [2] Bromowicz J., Figarska-Warchoł B., 2012. Stones decorative and architectural south-eastern Polish – deposits, resources, prospects of operation, Mineral Resources Management 28, 3, 5-22 (in Polish).
• [3] CIRIA, CUR, CETMEF, 2007. The Rock Manual. The use of rock in hydraulic engineering (2nd edition). C683, CIRIA, London.
• [4] Duszyński R., 2007. Ekologiczne techniki ochrony brzegów i rewitalizacji rzek. Inżynieria Morska i Geotechnika 6, 341-351 (in Polish).
• [5] Figarska-Warchoł B., Stańczak G., 2016. Wpływ petrograficznego zróżnicowania piaskowców krośnieńskich na ich właściwości fizyczno-mechaniczne w złożach Górka-Mucharz i Skawce (Beskid Mały). The effect of petrographic diversity of the Krosno Sandstones on their physico-mechanical properties in the Górka-Mucharz and Skawce deposits (Beskid Mały Mountains). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 96, 37-56 (in Polish).
• [6] Jędryka E., Kaminska A., 2004. Small water structures with gabions – characteristics, and preliminary studies. Water - Environment – Rural Areas. Institute for Land Reclamation and Grassland in Falętach 4, 2a (11), 95-110 (in Polish).
• [7] Kłopotowska A., Łukasiak D., 2017. Ocena cech litogenetycznych piaskowców fliszowych na podstawie badań ultradźwiękowych. Estimation of lithogenetic features of flysch sandstones based on ultrasonic tests. Przegląd Geologiczny 65, 177-182 (in Polish).
• [8] Latham, Lienhart D., Dupray S., 2006: Rock quality, durability and service life prediction of armourstone. Engineering Geology 87, 1-2, 122-140.
• [9] LBWSiWK reports, reports of tests performed in the Laboratory Properties of Rocks and Stone Products in the years 2003-2016, no 39, 60, 62, 76, 87, 91, 103, 108, 109, 138, 144, 157, 163, 221, 225, 265, 296, 297, 300, 303, 312, 333, 344, 353. AGH Krakow, unpublished work (in Polish).
• [10] Łukasiak D., 2013. Wpływ wybranych procesów niszczących na trwałość piaskowców godulskich z Brennej. The influence of the selected deterioration processes on durability of the Godula sandstones from Brenna. Górnictwo Odkrywkowe 54, 1, 56-61 (in Polish).
• [11] Łukaszewski P., 2007. Deformational properties of flysch sandstones under conventional triaxial compression conditions. Arch. Min. Sci. 52, 3, 371-385.
• [12] Niedbalski Z., Małkowski P., Majcherczyk T., 2018. Application of the NATM method in the road tunnelling works in difficult geological conditions – the Carpathian flysch. Tunnelling and Underground Space Technology 74, p. 41-59.
• [13] Pilarczyk K., 2010. Design of alternative revetments. Handbook of Coastal and Ocean Engineering, Edited by Young C. Kim, World Scientific Publishing, 2010, pp.479-551.
• [14] Pinińska J., 2003. Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część IV Karpaty Fliszowe. Tom 7. Katalog. Zakład Geomechaniki Instytutu Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, Wydział Geologii Uniwersytetu Warszawskiego (in Polish).
• [15] PN-B-04111: 1984 Stone materials – Determination of abrasion on the face of Boehme (in Polish).
• [16] PN EN 13383-1: 2003 Armourstone – Part 1: Specification (in Polish).
• [17] PN EN 13383-2: 2003 Armourstone – Part 1: Test methods (in Polish).
• [18] PN EN 1926: 2001 Methods of test for natural stones – Determination of compressive strength (in Polish).
• [19] PN EN 1097-1: 2000 Test for mechanical and physical properties of aggregates – Part – 1: Determination of the resistance to wear (micro-Deval) (in Polish).
• [20] PN EN 1097-2: 2000 Test for mechanical and physical properties of aggregates – Part – 2: Methods for the determination of resistance to fragmentation (in Polish).
• [21] Radwanek-Bąk B., 2005. Management of rock raw material resources in the polish Carpathians on sustainable development conditioning, Works of the Polish Geological Institute CLXXXII (in Polish).
• [22] Rębiś M., Smoleńska A., 2010. Resistance of selected Carpathian sandstones to salt crystallization and the changes of their microstructure. Mineral Resources Management 26, 1, 37-59 (in Polish).
• [23] Tajduś A., Tajduś K., 2017. Budowa tunelu pomiędzy Naprawą a Skomielną Białą na drodze S7. Construction of a tunnel between Naprawa and Skomielna Biała on the S7 road. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 3, pp. 1-11 (in Polish).
• [24] Topal T., Acir O., 2004. Quality assessment of armourstone for a rubble mound breakwater (Sinop, Turkey). Evirnonmental Geology 46, p. 905-913.
• [25] http://rzgw.gda.pl
• [26] http://www.ogradzamy.pl
• [27] http://ing.uj.edu.pl
• [28] http://beskid-niski.pl

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)