Ocena mikrostruktur kierunkowych i ich znaczenie dla właściwości technicznych piaskowców

• Autorzy: Figarska-Warchoł B. , Stańczak G.

Warianty tytułu

EN

Directional microstructures and technical properties of sandstones

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badaniom poddano przykładowe piaskowce, różniące się genezą i wykształceniem, w celu określenia wpływu mikrostruktur kierunkowych na ich właściwości. Dla pobranych prób przeprowadzono obserwacje petrograficzne oraz wykonano badania właściwości fizycznych i mechanicznych. Mikrostruktury kierunkowe objawiały się występowaniem w próbach wydłużonych ziaren ułożonych w preferowanych kierunkach, obecnością laminacji równoległej bądź przekątnej, związanej z wysortowaniem ziaren i laminarnym nagromadzeniem substancji spoiwa czy mikrospękań lub ich wtórnych wypełnień. Próbą ilościowej oceny wymienionych cech było określenie poza graficznymi parametrami uziarnienia, także wskaźnika kształtu ziaren kwarcu. Badania prędkości fal podłużnych i ścieralności na tarczy Boehmego przeprowadzone na zorientowanych sześciennych próbach wykazały istnienie anizotropii tych parametrów, co powiązano z obecnością struktur linijnych. Przedstawiono wartości współczynnika anizotropii także dla innych kierunkowo uwarunkowanych właściwości, przewidując zależność pomiędzy jego wielkością a zdolnością pękania i niszczenia skały wzdłuż preferowanych powierzchni.

EN

Sandstones of different genesis and development were studied with the aim of establishing an impact of directional microstructures on rock properties. The investigations included petrographical observations and physico-mechanical determinations. The microstructures were manifested in the presence of elongated grains arranged along preferred directions, in the parallel or diagonal lamination resulting from grain sorting and laminar accumulation of cement substances, and also in microfractures filled with secondary mineral substances. An attempt of quantitative estimation of these characteristics was achieved by calculation of the shape index of quartz grains, besides the graphic grain-size parameters. Measurements of the velocity of ultrasonic waves and abrasion resistance of the sandstones using Böhme tests conducted on oriented sandstone cubes have revealed an anisotropy of the rock properties, which has been attributed to the presence of linear structures of the sandstones. The values of the anisotropy coefficient have also been established for other, directionally controlled rock properties, predicting the dependence between this coefficient and the fracturing and damaging of sandstones along preferred surfaces.

Słowa kluczowe

PL

piaskowce; mikrostruktura kierunkowa; wskaźnik kształtu; prędkość fal ultradźwiękowych; ścieralność; wytrzymałość na ściskanie; anizotropia

EN

sandstones; directional microstructure; shape index; ultrasonic wave velocity; abrasion resistance; compressive strength; anisotropy

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 57, nr 4
• Strony: 26--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Figarska-Warchoł B.

• WGGiOŚ, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Stańczak G.

• WGGiOŚ, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] Boretti-Onyszkiewicz W., Anizotropia ciosowa piaskowców fliszowych Podhala Zachodniego w świetle badań wytrzymałościowych. Biuletyn Geologiczny UW, 10: 115–152, 1968
• [2] Bromowicz J., Ocena możliwości wykorzystania skał z okolic Krakowa do rekonstrukcji kamiennych elementów architektonicznych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 17, 1: 5–73, 2001
• [3] Bromowicz J., Figarska-Warchoł B., Znaczenie orientacji spękań skał macierzystych dla kształtu ziaren kruszywa. Górnictwo i Geoinżynieria, Kwartalnik AGH, 34, 4: 85–100, 2010
• [4] Dębski W. (red.), Monografia złóż materiałów kamiennych w Polsce i ich przydatność do celów drogowych. Okręg południowy Polski. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1963
• [5] Dębski W. (red.), Monografia złóż materiałów kamiennych w Polsce i ich przydatność do celów drogowych. Okręg południowo-centralny Polski. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1966
• [6] Dębski W. (red.), Monografia złóż materiałów kamiennych w Polsce i ich przydatność do celów drogowych. Okręgi południowo-zachodni i północno-centralny Polski. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1968
• [7] Domonik A., Odwzorowanie powierzchni ciosowych piaskowców fliszu podhalańskiego w badaniach wytrzymałościowych z wybranych odsłonięć niecki podhalańskiej. Przegląd Geologiczny, 51, 5: 430–435, 2003
• [8] Don J., Piaskowce czerwonego spągowca depresji śródsudeckiej. [w:] Dziedzic K., Kozłowski S., Majerowicz A., Sawicki L. (red.) Surowce mineralne Dolnego Śląska. Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wydawnictwo PAN, Wrocław, 386–387, 1979
• [9] Dziedzic A., Structural control on fracture toughness (brittle cracking) in the Krosno Sandstones of Mucharz, southern Poland. Geological Quarterly, 47, 1: 21–28, 2003
• [10] Dziedzic A., Odporność na pękanie a właściwości dynamiczne piaskowców krośnieńskich z Mucharza. XXVIII Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii. Inst. Geotech. i Hydrotech. PWr, Wrocław, 101–108, 2005
• [11] Dziedzic K., Utwory dolnopermskie w niecce śródsudeckiej. Studia Geologica Polonica, 6: 1–121, 1961
• [12] Gradziński R., Gągol J., Ślączka A., The Tumlin Sandstone (Holy Cross Mts., Central Poland): Lower Triassic deposits of aeolian dunes and interdune areas. Acta Geologica Polonica, 29: 151–175, 1979
• [13] Figarska-Warchoł B., Bromowicz J., The influence of joint and microfractures on the limestone aggregate shape and quality. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 26, 4: 89–108, 2010
• [14] Folk R.L., Ward W.C., Brazos River bar: a study in the significance of grain size parameters. Journal of Sedimentary Petrology, 27, 1, 3–26, 1957
• [15] Kamieński M., Kubicz A., Kwasoodporność piaskowców Gór Świętokrzyskich i Dolnego Śląska. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 178: 1–115, 1962
• [16] Kowalski W.C., Wytrzymałość na ściskanie budowlanych skał senońskich przełomowego odcinka Wisły środkowej na tle ich litologii. Biuletyn Geologiczny UW, 1, 2: 1–113, 1961
• [17] Kozłowski S., Surowce skalne Polski. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1986
• [18] Krumbein W.C., Measurement and geological significance of shape and roundness of sedimentary particles. Journal of Sedimentary Petrology, 11: 64–72, 1941
• [19] Leśniak T., Słomka T., Środowisko sedymentacji warstw istebniańskich dolnych (górny senon) rejonu Dobczyc. Geologia. Kwartalnik AGH, 26, 1: 51–65, 2000
• [20] Łukasiak D., Zmienność wytrzymałościowa piaskowców godulskich z Brennej w warunkach jednoosiowego ściskania. Górnictwo i Geoinżynieria, 34, 2: 435–441, 2010
• [21] Peszat C., Buczek-Pułka M., Zmienność właściwości fizyczno-mechanicznych budowlanych piaskowców istebniańskich obszaru Karpat. Zeszyty Naukowe AGH, Geologia, 10, 1: 5–34. 1984
• [22] Pieczara Ł., Wpływ cech strukturalnych piaskowców fliszowych z Mucharza (Beskid Mały) na procesy pękania w warunkach jednoosiowego ściskania. Przegląd Geologiczny, 62, 10/2, 680–686, 2014
• [23] Pinińska J. (red.), Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Cz. I. Skały osadowe regionu świętokrzyskiego. Zakład Geomechaniki IHiGI, Wydz. Geol. UW, Warszawa, 1994
• [24] Pinińska J. (red.), Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Cz. II. Skały magmowe, osadowe i metamor- ficzne regionu Sudetów. T. 3. Zakład Geomechaniki IHiGI, Wydz. Geol. UW, Warszawa, 1996
• [25] Pinińska J. (red.), Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Cz. II. Skały magmowe, osadowe i metamor- ficzne regionu Sudetów. T. 4. Zakład Geomechaniki IHiGI, Wydz. Geol. UW, Warszawa, 1997
• [26] Pinińska J. (red.), Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Cz. IV. Karpaty fliszowe. Zakład Geomechaniki IHiGI, Wydz. Geol. UW, Warszawa, 2003
• [27] Pinińska J., Płatek P., Badania ultradźwiękowe w ocenie wytrzymałościowej skał. Górnictwo Odkrywkowe 2–3, 89–96, 2002
• [28] PN-B-04111:1984, Materiały kamienne. Oznaczanie ścieralności na tarczy Boehmego. PKNMiJ, Warszawa
• [29] PN-EN 1936:2010, Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie gęstości i gęstości objętościowej oraz całkowitej i otwartej porowatości. PKN, Warszawa
• [30] PN-EN 13755:2008, Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczenia nasiąkliwości przy ciśnieniu atmosferycznym. PKN, Warszawa
• [31] PN-EN 14157:2005, Kamień naturalny. Oznaczanie odporności na ścieranie. PKN, Warszawa
• [32] Rembiś M., Modyfikacja fizyczno-mechanicznych właściwości piaskowców metodą strukturalnego wzmacniania skał preparatami zawierającymi tetraetoksysilan. Rozprawy i Monografie 270, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2013
• [33] Zingg T., Beitrag zur Schotteranalyse. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 15, 39–140, 1935