Stan rozpoznania właściwości geomechanicznych skał w warunkach złożonego stanu naprężenia górnej partii skorupy ziemskiej

• Autorzy: Pinińska J.

Warianty tytułu

EN

Knowledge on geomechanical parameters of rocks in the condition of complex state of the stress in upper part of the earth crust

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Charakterystyka geologiczna struktur wgłębnych, niedostępnych do bezpośrednich obserwacji, jest oparta na danych geofizycznych, wspomaganych wiedzą teoretyczną oraz wynikami ekstrapolacji geologicznych danych otworowych i terenowych obserwacji powierzchniowych. Wspólnym nośnikiem informacji geologicznych i geofizycznych jest zróżnicowanie parametrów gęstości oraz prędkości propagacji fal sprężystych, właściwe dla litologii ośrodka skalnego. Dla głębszych partii litosfery, gdzie brak bezpośrednich obserwacji geologicznych, niezbędne jest ustalenie zakresu zmian tych parametrów w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury. Ocenie takiej służą geomechaniczne badania doświadczalne, prowadzone w komorach wysokich ciśnień na znanych ośrodkach skalnych. W Polsce brak kompleksowych badań geomechanicznych, ukierunkowanych na weryfikację wgłębnych analiz strukturalnych, a w diagnostyce litologicznej dominują metody geofizyczne. W artykule dokonano przeglądu czynników wpływających na zróżnicowanie parametrów geomechanicznych skał krystalicznych, z głównym naciskiem na gęstość, prędkość falową oraz moduły odkształcenia w zakresie liniowości odkształceń. Dane, ustalone eksperymentalnie na rzeczywistych ośrodkach skalnych, reprezentują różny stopień dokładności rozpoznania w zakresie ciśnień do 1000 MPa i temperatury do 1500°C. Przegląd ten wskazuje na nikłe zasoby ocen ilościowych, słaby rozwój krajowej infrastruktury badawczej oraz brak powiązania danych sejsmicznych i grawimetrycznych z oceną ośrodków rzeczywistych.

EN

Geological identity of deep seated structures, not accessible for direct observation can be derived from the interpretation of seismic and gravimetric data. On the other hand, the geophysical raw data are interpreted on the basis of extrapolated geological field- and laboratory data. Thus, the positive feed-back exists between the geological and geophysical surveys. With regard to the determination of change of geomechanical parameters of rocks mass under extreme physical conditions, special experiments are carried out. Correlation between rock density and acoustic wave velocity, determined under increased pressure and temperatures, is extrapolated, giving an outline of suspect properties of rocks under extreme conditions not subjective to direct investigations. The diagnostic key can be just established for recognition of rock lithology based on seismic and gravimetric surveys. The work presents the set of experimental of geomechanical rocks parameters e.g. longitudinal waves velocity, volume density, elasticity modulus important in seismic and gravimetric studies, available in the laboratory under varying conditions of temperature, pressure and pore water contents and diagnostic for the lithological identification at the high deep.

Słowa kluczowe

PL

prędkość fali podłużnej; gęstość objętościowa; geomechanika

EN

geomechanics; longitudinal wave velocity; volume density

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 188
• Strony: 25--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Pinińska J.

• Wydział Geologii, Uniwersytet Warszawski, al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

Bibliografia

• 1. Afanasjew, G. D., Bajuk, E. N., Bielikow, B. T., Wołarowicz, M. N., Zaleskij, G. B., Korotkowa, O. N., Silianow, U. Z. (1968). Usledowanije fizyczieskich swojstw obrazow gornych porog sewiernowo Kaukaza., 8-30.
• 2. Bała, M., Jarzyna, J., Krzeszowiec, M., Palka, K., Radomiński, J., & Zorski, T. (2000). Badanie stanu górotworu w rejonach poeksploatacyjnych metodami geofizycznymi w otworach. mat. konferencyjne, Katowice. Pr.GIG, 35, 19-41.
• 3. Carmichael, R. S. (2017). CRC handbook of physical properties of rocks. CRC handbook of physical properties of rocks (pp. 1-340) doi:10.1201/9780203712030
• 4. Chmura, K. (1970). Własności Fizyko-Termiczne Skał Niektórych Polskich Zagłębi Górniczych, 155-161.
• 5. Dlugosz, M., Gustkiewicz, J., & Wysocki, A. (1981). APPARATUS FOR INVESTIGATION OF ROCKS IN A TRIAXIAL STATE OF STRESS - 1. CHARACTERISTICS OF THE APPARATUS AND OF THE INVESTIGATION METHOD. Archiwum Górnictwa, 26(1), 17-28.
• 6. Fabre, D., & Gustkiewicz, J. (1997). Poroelastic properties of limestones and sandstones under hydrostatic conditions. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 34(1), 127-134. doi:10.1016/S0148-9062(96)00037-X
• 7. Gustkiewicz, J. (1985). Transition of rocks from the brittle to ductile state: Strain at failure as a function of confining pressure. Acta Geophysica Polonica, 33(2), 169-181.
• 8. Gustkiewicz, J. (1989). Volumetric deformation of rock and its pores. Arch.Min.Sc., 34, 3.
• 9. Haimson, B., & Chang, C. (2000). A new true triaxial cell for testing mechanical properties of rock, and its use to determine rock strength and deformability of westerly granite. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(1-2), 285-296.
• 10. Hood, M., & Brown, E. T. (1999). Mining rock mechanics, yesterday, today and tomorrow. Proc.9th Inter.Congr.Rock Mech.ISRM, , 26-51.
• 11. Jarzyna, J., Bała, M., Cichy, A., Gasior, I., Gadek, W., Karczewski, J., Zaorski, T. (2002). Architektura i możliwości przetwarzania i interpretacji profilowań geofizyki wiertniczej w systemie. GeoWin.Nafta-Gaz, 9, 486-501.
• 12. Kidybiński, A. (1982). Podstawy geotechniki kopalnianej (the base of mining geotechnics). Podstawy Geotechniki Kopalnianej.
• 13. Kłeczek, Z., Flisiak, D., & Wosz, R. (1999). Czynnik czasu w problematyce stateczności podziemnych wyrobisk górniczych. geotechnika w górnictwie i budownictwie specjalnym: Konferencja naukowo-techniczna poświęcona 50-leciu pracy prof. zw. dr hab. inż. H FILCKA Kraków, 9-10 grudnia 1999 r., 147-154.
• 14. Kwaśniewski, M., Takahashi, M., & Li, X. (2003). Volume changes in sandstone under true triaxial compression conditions. Paper presented at the 10th ISRM Congress, 683-688.
• 15. Kwaśniewski, M., Takahashi, M., & Li, X. (2005). Sur le comportement dilatant d'un gres dans les condition de compression traxiale vrais. Studia Geotechnica Et Mechanica, 27(1-2), 117-124.
• 16. Lérau, J., Saint-Leu, C., & Sirieys, P. (1981). Anisotropie de la dilatance des roches schisteuses. Rock Mechanics Felsmechanik Mécanique Des Roches, 13(3), 185-196. doi:10.1007/BF01239037
• 17. Łukaszewski, P. (2004). Strukturalne uwarunkowania wytrzymałości piaskowców krośnieńskich z Mucharza poddanych wysokim ciśnieniom. Geotechnika I Budownictwo Spec., 1, 151-160.
• 18. Majewska, Z. (1988). Wpływ niektórych cech petrograficznych próbek piaskowca na charakter emisji akustycznej. Zesz.Nauk.AGH, 1218, 369-380.
• 19. Martin, C. D., Read, R. S., & Lang, P. A. (1990). Seven years of in situ stress measurements at the URL: An overview. Paper presented at the 31st U.S. Symposium on Rock Mechanics, USRMS 1990, 15-26.
• 20. Martin, C. D., & Simmons, G. R. (1992). The underground research laboratory. an opportunity for basic rock mechanics. ISRM News Journal, 1(1), 5-12.
• 21. Mogi, K. (1977). Dilatancy of rocks under general triaxial stress states with special reference to earthquake precursors. Journal of Physics of the Earth, 25, S203-S217. doi:10.4294/jpe1952.25.Supplement_S203
• 22. Nowakowski, A., & Nurkowski, J. (1995). A new method of measuring circumferential displacement in a triaxial cell. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and, 32(1), 65-70. doi:10.1016/0148-9062(94)00030-7
• 23. Piguet, J. P. (2001). The french underground research laboratory for radioactive waste izolation. International Society of Rock Mechanics, News Journal, 6, 3.
• 24. Pinińska, J. (1994). Atlas właściwości wytrzymałościowych i odkształceniowych skał., 1-8.
• 25. Pinińska, J. (1992). Emisja akustyczna ośrodków skalnych w stanach naprężeń pokrytycznych. Prz.Geol., 40(12), 727-733.
• 26. Pinińska, J. (2004). Geospatial data integration in rock engineering. Przegląd Geologiczny, 52(8 II), 806-812.
• 27. Pinińska, J. (1980). Wpływ wysokich temperatur na własności fízyczno-mechaniczne piaskowców krośnieńskich. Biul.Inst.Geol, 324, 105-168.
• 28. Pinińska, J., & Dziedzic, A. (2001). GIS application into geomechanics. GIS Polonia 2001, session II"cultural and naturale heritage management & reconstruction projects"., 1-8.
• 29. Sanetra, U., & Szedel, D. (1997). Badania własności wytrzymałościowo-odkształceniowych skał karbońskich z cyklicznymi nawrotami obciążeń w fazie pokrytycznej. XX Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu. Dolnośl.
• 30. Siłajewa, O. N. (1968). Ultrazwukowyje usledowanija zowisimosti uprogich swojstw gornych porod ot dawljenija. fizyko-mechanicziejskie swojstwa gornych porod wierchniej czasti zemnoj kory., 152-156.
• 31. Wołarowicz, M. N. (1968). Isledowanije uprugich swojstw gornych porod pri wysokich dawlienijach w swiazi z izuczienijem ziemnej kory w wierchniej manti., 30-36.
• 32. Wołarowicz, M. N., & Lebykin, A. N. (1968). Skorosti prodolnych wołn w obrazach gornych porod pri dawlienijach do 40 000 kg/cm2., 130-133.