Badania prędkości fal sprężystych i charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa w warunkach trójosiowego ściskania dla wybranych skał klastycznych i węglanowych

• Autorzy: Puskarczyk E. , Krakowska P. , Wawrzyniak-Guz K. , Jarzyna J.

Warianty tytułu

EN

Elastic wave velocities measurements and stress-strain characteristics under triaxial compression conditions for clastic and carbonate rock samples

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy analizowano wyniki pomiarów laboratoryjnych wykonanych na próbkach o zróżnicowanej litologii. Głównym celem było sprawdzenie, jak zmieniają się wartości prędkości fal sprężystych i dynamicznych modułów sprężystych w trójosiowym stanie naprężenia. Pomiary wykonano z wykorzystaniem nowatorskiego zestawu będącego na wyposażeniu Katedry Geofizyki, WGGiOŚ, AGH. Zestaw pomiarowy składa się z komory ciśnieniowej, prasy hydraulicznej i dźwigu oraz generatora fal sprężystych i specjalistycznego oprogramowania. Umożliwia pomiary prędkości fal podłużnych P i poprzecznych S wraz z pełną charakterystyką naprężeniowo-odkształceniową w trójosiowym stanie naprężenia. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów uzyskane dla ciśnień okólnych odpowiednio dobranych dla głębokości występowania oraz wieku poszczególnych próbek. Pomiary wykonywano do momentu zniszczenia próbki. Wykonano analizę zmian prędkości przy stopniowym osiowym obciążaniu próbki. W efekcie uzyskano prędkości fal sprężystych oraz charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowe. Uzyskano wyższe wartości prędkości fal sprężystych przy symulowanych ciśnieniach złożowych niż podczas pomiarów w warunkach atmosferycznych. Wyniki zestawiono z pozostałymi, dostępnymi rezultatami badań laboratoryjnych, np. porowatościami wyznaczonymi z eksperymentów NMR i porozymetrii rtęciowej. Równoczesne pomiary prędkości fal sprężystych P i S oraz charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa przy symulowanym ciśnieniu górotworu są efektywnym narzędziem do odtworzenia w laboratorium warunków złożowych i uzyskania wiarygodnych wartości dynamicznych i statycznych parametrów sprężystych i geomechanicznych.

EN

The results of laboratory measurements performed on samples with varied lithology were analyzed. The main objective was to see how the values of elastic wave velocity at triaxial stress conditions change. Measurements were made using the innovative equipment located at the Department of Geophysics, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology. The measuring set consists of a pressure chamber, a hydraulic press, a crane and specialized software. It enables the measurements of the velocity of longitudinal (P) and transverse (S) waves along with full stress-strain characteristics in triaxial stress conditions. The results of the measurements were obtained at reservoir pressure, suitably selected for the depth and age of the individual samples. Measurements were made until the sample was fractured. As a result, the velocity of the elastic waves and the stress-strain characteristics were obtained. A velocity analysis with simulated reservoir pressure conditions was performed, referring to the deformation characteristics of the samples. Higher velocity values were obtained at simulated reservoir pressures than during atmospheric measurements. The results were compiled with the other available laboratory results, such as porosities determined by NMR and mercury porosimetry experiments. The simultaneous measurements of P and S wave velocity and stress-strain characteristics at simulated reservoir pressure are an effective tool for reproducing reservoir conditions in laboratory conditions and obtaining reliable dynamic and static elastic and geomechanical parameters.

Słowa kluczowe

PL

badania laboratoryjne skał; prędkości fal sprężystych; charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa; skały klastyczne; skały węglanowe

EN

rocks lab measurements; elastic wave velocities; stress-strain characteristics; clastic; carbonates

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 101
• Strony: 313--322
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wykr., tab., zdj.

Twórcy

autor

Puskarczyk E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, Katedra Geofizyki WGGiOŚ

autor

Krakowska P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, Katedra Geofizyki WGGiOŚ

autor

Wawrzyniak-Guz K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, Katedra Geofizyki WGGiOŚ

autor

Jarzyna J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, Katedra Geofizyki WGGiOŚ

Bibliografia

• 1. ASTM D4543-01 Standard Practices for Preparing Rock Core as Cylindrical Test Specimens and Verifying Conformance to Dimensional and Shape Tolerances.
• 2. ASTM D7012-14e1 Standard Test Methods for Compressive Strength and Elastic Moduli of Intact Rock Core Specimens under Varying States of Stress and Temperatures.
• 3. CATS Ultrasonics 1.95. User’s Guide and Reference, 1994–2004, Geotechnical Consulting & Testing Systems.
• 4. Hallbauer i in. 1973 – Hallbauer, D.K., Wagner, H. i Cook, N.G.W. 1973. Some observations concerning the microscopic and mechanical behaviour of quarzite specimens in stiff, triaxial compression tests. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 10, s. 713–726.
• 5. ISRM 2007. Suggested Method for Determining the Strength of Rock Materials in Triaxial Compression. [W:] The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization Testing and Monitoring: 1974–2006. Ed.: Ulusay R., Hudson J.A.
• 6. Kwaśniewski, M. 1986. Dylatancja jako zwiastun zniszczenia skały. Część II. Dylatancyjny mechanizm zjawisk poprzedzających zniszczenie. Przegląd Górniczy 6.
• 7. ULT-100 [Online] Dostępne w: https://www.gcts.com/pdf/ULT-100.pdf [Dostęp: 15.07.2017].
• 8. HTRX-070L [Online] Dostępne w: https://www.gcts.com/pdf/products/High-Pressure-Triaxial-Cell-(HTRX-070L). pdf [Dostęp: 15.07.2017].

Uwagi

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