Badania in situ szczelinowości i chropowatości ścian skalnych przy wykorzystaniu profilometrii laserowej i analizy obrazu

• Autorzy: Młynarczuk M. , Ratajczak T. , Aksamit J.

Warianty tytułu

EN

In-situ measurements of fractures and roughness of rock walls by means of image analysis and laser profilometry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania in-situ, prowadzone w kopalniach porfiru w Miękini oraz wapienia w Czatkowicach miały na celu opracowanie i zweryfikowanie metod pomiarowych pozwalających na odwzorowanie morfologii ścian skalnych oraz opisanie występujących na nich śladów spękań. Do prowadzenia badań zestawiono stanowisko profilometrii laserowej. Zaproponowano również, oparte na przekształceniach morfologii matematycznej, metody detekcji sieci spękań uwidocznionych na fotografiach odsłonięć skalnych. Połączenie dwóch metod pomiarowych doprowadziło do odwzorowania w pamięci komputera trójwymiarowej struktury badanej ściany skalnej oraz pozwoliło na opisanie analizowanych spękań w przestrzeni 3D. Efektem badań było również opisanie chropowatości ścian skalnych przy użyciu parametrów zaproponowanych w poprzednich latach do laboratoryjnych badań próbek skalnych.

EN

Examinations in-situ, led in quarry of the porphyry in Miękina and quarry of the limestone in Czatkowice were aimed at developing and verifying of the measuring methods letting to mapping the morphology of rock walls and describing their cracks. A stand was juxtaposed to carrying out the profilometry research. The method for fracture detection based on mathematical morphology, were also proposed. Connection of this two measuring methods led to mapping in the computer memory the 3D rock wall structure and let describing the analysed crack in the 3D space. Attempts were made to the rock walls describing by means of roughness parameters which were previously proposed to laboratory examinations of rock samples.

Słowa kluczowe

PL

morfologia ścian skalnych; spękania skał; profilometria laserowa; analiza obrazu

EN

rock wall morphology; rock fracture; laser profilometry; image analysis

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 7, no. 3-4
• Strony: 215--229
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Młynarczuk M.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Ratajczak T.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Aksamit J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

Bibliografia

• Barton N.R., Lien R., Lunde J., 1974: Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support, Rock Mechanics, 6:189-236.
• Bieniawski Z.T., 1974: Geomechanics classifi cation of rock Masses and its application in tunneling, Proc. 3rd Congr. Inter. Soc. Rock Mech., Denver, 2A: 27-32.
• Bodziony J., 1993: Stereology in geosciences: achievements, diffi culties and limitations. Acta Stereologica 12/2; 211-222.
• Chaea B.G., Ichikawab Y., Jeongc G.C., Seod Y.S., Kimb B.C., 2004: Roughness measurement of rock discontinuities using a confocal laser scanning microscope and the Fourier spectral analysis, Engineering Geology, 72 (2004), 181-199.
• Chmura K., 1970: Własności fizykotermiczne skał niektórych polskich zagłębi górniczych. Wydawnictwo Śląsk, Katowice.
• Develi K., Babadagli T., Comllekci C., 2001: A new computer-controlled surface-scanning device for measurement of fracture surface roughness, Computers & Geosciences 27 (2001), 256-277.
• Feng Q., Fardin N., Jing L., Stephansson O., 2003: A New Method for In-situ Non-contact Roughness Measurement of Large Rock Fracture Surfaces, Rock Mech. Rock Engng. (2003), 36 (1), 3-25.
• Gałczyński S., 2001: Podstawy budownictwa podziemnego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• Gentier S., Riss J., 1987: Natural Fractures in Rock: Stereological Estimation of Areas by Systematic Sections. Acta Stereologica.
• Gentier S., Riss J., 1989: Linear and areal roughness of non planar rock surface of fracture. Acta Srereologica.
• Gokhale A., Underwood E., 1990: A general method for estimation of fracture surface roughness. Metallurgical Transactions.
• Hobler M., 1977: Badania fizykomechanicznych właściwości skał, PWN, Warszawa.
• Isaaks E.H., Srivastava R.M., 1989: Applied Geostatistics, Oxford University Press, New York.
• Kabeya K.K., Legge T.F., 1997: Relationship Between Grain Size and Some Surface Roughness Parameters of Rock Joints, Int. J. Rock Mech. Sci. vol. 34, no. 3/4, p. 528.
• Liu H.Y., Roquete M., Kou S.Q., Lindqvist P.A., 2004: Characterization of rock heterogeneity and numerical verification, Engineering Geology, 72 (2004), 89-119.
• Młynarczuk M., 1994: Methods of Determining the Fracture Surface Roughness of Rock Samples by Means of a Laser Profilometer, IV International Conference Stereology and Image Analysis in Material Science, STERMAT, Wisła 1994.
• Młynarczuk M., 2004: Możliwości wykorzystania analizy obrazu i morfologii matematycznej do analizy stereologicznej struktur skalnych, Archives of Mining Sciences, vol. 49, (2004).
• Młynarczuk M., 2005: Application of Image Analysis and Mathematical Morphology in Petrography, Przegląd Elektrotechniczny, r. 81, nr 3/2005, s. 20-25.
• Młynarczuk M., Ratajczak T., Sobczyk J., Aksamit J., 2001: Zastosowanie metod automatycznego przetwarzania obrazów do analizy morfologii powierzchni wybranych próbek skalnych. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, t. 3, nr 3-4.
• Młynarczuk M., Ratajczak T., Aksamit J., 2003: Zastosowanie metod stereologii i analizy obrazu do ilościowego opisu spękań wymuszonych w skałach, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Kraków.
• Nowakowski A., Młynarczuk M., Ratajczak T., Gustkiewicz J., 2003: Wpływ warunków termicznych na zmianę niektórych właściwości fizycznych i strukturalnych wybranych skał. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu. Seria: rozprawy, monografi e, nr 5.
• Obara B., Młynarczuk M., 2004: Wykorzystanie metod analizy obrazu do zautomatyzowania opisu geometrii szczelin śródkrystalicznych występujących w dolomicie z Rędzin (w:) Geotechnika i Budownictwo specjalne, Materiały XXVII Zimowej Szkoły Mechaniki Górotworu.
• Pinińska J., 2003: Właściwości wytrzymałościowe I odkształceniowe skał. Część IV: Karpaty fl iszowe, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa.
• Pinińska J., 2001: Systemy geologiczno-inżynierskiej oceny skał i masywów skalnych, Przegląd geologiczny, vol. 49, nr 9.
• Power W.L., Durham W.B., 1997: Topography of Natural and Artificial Fractures in Granitic Rock: Implication for Studies of Rock Friction and Fluid Migration, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. vol. 34, no. 6, p. 979-989.
• Ryncarz T., 1993: Zarys Fizyki Górotworu, Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice.
• Serra J., 1982: Image Analysis and Mathematical Morphology, Academic Press.
• Xie H., Wang J. & Kwaśniewski M.A., 1999: Multifractal characterization of rock fracture surfaces. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 36, 19-27.
• Wang J., 1994: Morphology and mechanical behaviour of rock joints. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice
• Wojnar L., 1990: Fraktologia ilościowa. Podstawy i komputerowe wspomaganie badań. Mechanika, Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, Kraków.
• Wang J., 1994: Morphology and mechanical behaviour of rock joints. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice
• Wojnar L., 1990: Fraktologia ilościowa. Podstawy i komputerowe wspomaganie badań. Mechanika, Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, Kraków.