Zależność postaci prawa ciśnienia efektywnego od prędkości obciążania próbki dla piaskowca nasączonego gazem inertnym

• Autorzy: Nowakowski A. , Nurkowski J. , Lizak Z.

Warianty tytułu

EN

The dependence of the form of the effective pressure law on the sample deformation rate for sandstone saturated with an inert gas

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera omówienie wyników badań, których celem było określenie wpływu prędkości deformacji na postać prawa ciśnienia efektywnego. Wykonano dwie serie testów konwencjonalnego trójosiowego ściskana próbek piaskowca, których przestrzeń porowa wypełniona była sprężonym inertnym płynem porowym (azotem). Serie różniły się prędkością deformacji próbki, która wynosiła odpowiednio 5 μm×s^–1 i 50 μm×s^–1. Ciśnienia okólne (p) i porowe (pp) zmieniane były w zakresie od 0 do 300 MPa. Badania wykazały, że zmiana prędkości deformacji ma znaczący wpływ na sposób zachowania próbki przedmiotowego piaskowca podczas testu konwencjonalnego trójosiowego ściskania. Wyniki testów dowodzą, że ze wzrostem prędkości deformacji zwiększa się zakres ciśnień okólnych, przy których próbka pęka krucho oraz rośnie zakres umocnienia dylatacyjnego badanego materiału. Wykazano również, że wzrost prędkości deformacji próbki skutkuje znaczącymi zmianami wartości parametrów prawa ciśnienia efektywnego, przy czym kierunek tych zmian potwierdza istnienie zależności między prędkością deformacji a umocnieniem dylatacyjnym materiału.

EN

The article contains a discussion of the results of researches, which aim was to determine the influence of deformation rate on the shape of the effective pressure law. Two series of tests of conventional triaxial compression test were made, when pore space of tested rock sample was filled with pressurized inert fluid (nitrogen). Samples were tested with two different deformation rates: 5 μm×s^–1 and 50 μm×s^–1. Confining pressure p and pores pp were varied in the range of 0 to 300 MPa. Results of laboratory tests have shown that a change in deformation rate has a significant impact on the sandstone sample behaviour during the conventional triaxial compression test. The results prove that increase of sample deformation rate increases the confining pressure range at which the sample cracks in a brittle way as well as the range of dilatantial strengthening of tested material. It was also shown that the increase in sample deformation rate results in significant changes in values of parameters of effective pressure law. The observed changes confirmed the existence of a relationship between the deformation rate and dilatantial strengthening of tested material.

Słowa kluczowe

PL

konwencjonalne trójosiowe ściskanie; różnicowa granica wytrzymałości; prawo ciśnienia efektywnego; umocnienie dylatancyjne

EN

conventional triaxial compression; differential strength; effective pressure law; dilatantial strengthening

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 18, nr 4
• Strony: 147--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowakowski A.

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

autor

Nurkowski J.

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

autor

Lizak Z.

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

Bibliografia

• Gustkiewicz J., 1985: Transition of rocks from the brittle to ductile state: strain at failure as a function of confining pressure. Acta Geophys. Pol. Vol. XXXIII, No. 2, pp. 169-181.
• Gustkiewicz J., 1990: Deformacje i wytrzymałość skał w trójosiowym stanie naprężenia z uwzględnieniem płynów porowych. W: „Górotwór jako ośrodek wielofazowy. Wyrzuty skalno-gazowe. Tom I”, praca zbiorowa, J. Litwiniszyn (red.), Wyd. AGH, str. 96-136.
• Gustkiewicz J., Nowakowski A., Lizak Z., 2003: Zmiany niektórych właściwości fizycznych piaskowca pod wpływem sorbujących i niesorbujących płynów porowych pod cisnieniem. Prace IMG PAN, t. 5, nr 3-4, str. 364-375.
• Gustkiewicz J., Nowakowski A., Nurkowski J., Stanisławski L., Lizak Z., 2004: Kształtowanie się ciśnienia efektywnego w klasycznym trójosiowym stanie naprężenia na podstawie wyników pękania i deformacji wybranych skał. Prace IMG PAN, t. 6, nr 1-2, str. 3-17.
• Heard H. C., 1960: Transition from brittle fracture to ductile fl ow in Solenhofen limestone as a function of temperature, confining pressure and interstitial fl uid pressure. In: Rock Deformation, D. Griggs & J. Handin (eds), Geol. Soc. Am., Memoir 79, pp. 193-226.
• Kovári K., Tisa A., Einstein H. H., Franklin J. A., 1983: Suggested Methods for Determining the Strength of Rock Materials in Triaxial Compression: Revised Version. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 20, No. 6, pp. 283-290.
• Mogi K., 1966: Pressure dependence of rock strength and transition from brittle fracture to ductile flow. Bull. Earthq. Res. Inst., Tokyo University, Vol. 44, pp. 215-232.
• Murrell S. A. F., 1965: The effect of triaxial stress systems on the strength of rocks at atmospheric temperatures. Geophys. J. Roy. Soc., Vol. 10, pp. 231-281.
• Nowakowski A., 2005: Różne sposoby kształtowania się ciśnienia efektywnego w skale znajdującej się na granicy wytrzymałości. Prace IMG PAN, t. 7, nr 3-4, str. 189-202.
• Nowakowski A., 2007: On certain determinantial method of equation and effective pressure evaluation on the basis of laboratory researches. Arch. Min. Sci., V. 52, No. 4, pp. 587-610.
• Nowakowski A., 2012: The law of effective stress for rocks in the light of results of laboratory experiments. Arch. Min. Sci., V. 57, No. 4, pp. 1027-1044.
• Nowakowski, A., Młynarczuk, M., Ratajczak, T., Gustkiewicz, J., 2003: Wpływ warunków termicznych na zmianę niektórych właściwości fizycznych i strukturalnych wybranych skał, Prace IMG PAN. Rozprawy, Monografi e, nr 5, 104 str.
• Nowakowski A., Nurkowski J, Lizak Z., 2011: Wpływ prędkości obciążania na wartości pewnych stałych materiałowych uzyskiwanych w teście konwencjonalnego trójosiowego ściskania. Prace IMG PAN, t. 13, nr 1-4, str. 45-60
• Nowakowski A., Nurkowski J, Lizak Z., 2015: Wpływ niektórych efektów fizycznych i fizykochemicznych na wartości parametrów prawa ciśnienia efektywnego. Prace IMG PAN, t. 17, nr 3-4, str. 77-90.
• Paterson M. S., Wong T-f, 2005: Experimental Rock Deformation – The Brittle Field. Springer Verlag, Berlin – Heidelberg, 347 pages.
• Robin, P.-Y. F., 1973: Note on effective pressure. J. Geophys. Res., 78, 2434-2437.
• Vutukuri V. S., Lama R. D., Saluja S. S., 1974: Handbook on Mechanical Properties of Rocks – Testing Techniques and Results – Vol. I. Trans Tech Publications, Claustahl, Germany, 280 pages.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).