Wykorzystanie wyników pomiarów parametrów drgań gruntu do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań

• Autorzy: Bańka P. , Kołodziejczyk P. , Lier E.

Warianty tytułu

The use of the results of ground vibrations measurements to determine the values of the vibration amplification factor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W coraz większej liczbie kopalń problemem stają się drgania gruntu wywoływane silnymi wstrząsami indukowanymi prowadzonymi robotami górniczymi. W rejonach, w których stwierdza się występowanie drgań powierzchni terenu generowanych wysokoenergetycznymi wstrząsami górotworu, konieczne jest odtwarzanie pól prędkości (przyspieszeń) drgań po zaistniałych zjawiskach na podstawie punktowych pomiarów. Istotne jest także prognozowanie dynamicznych wpływów wstrząsów, które mogą wystąpić w trakcie realizacji projektowanej eksploatacji górniczej. Wiarygodność takich obliczeń jest w dużym stopniu zależna od właściwego przyjęcia wartości współczynnika amplifikacji drgań przez luźne utwory czwartorzędowe. Najdokładniejsze wyniki oszacowania wartości tego współczynnika można uzyskać, wykonując specjalistyczne pomiary sejsmiczne. Ze względu na ograniczenia finansowe i czasowe, z reguły do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań wykorzystywane są proste rozwiązania analityczne. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w wybranym, silnie zagrożonym sejsmicznie rejonie GZW, których celem było określenie wartości współczynnika amplifikacji drgań w oparciu o wyniki pomiarów parametrów drgań gruntu. Rezultaty obliczeń pozwoliły stwierdzić, że w przypadku niektórych stanowisk aparatury pomiarowej, analitycznie oszacowana wartość współczynnika amplifikacji drgań znacznie odbiega od wyznaczonej na podstawie wyników pomiarów. Stwierdzane rozbieżności mogą mieć istotny wpływ na dokładność wykonywanych prognoz wielkości drgań gruntu.

More and more mines have a problem with ground vibrations caused by severe tremors induced by mining works in process. In the areas where surface vibrations occurred due to high-energy tremors, it is necessary to recreate the speed field (acceleration) of vibrations after the phenomena, based on data registered in different observation points. It is also important to forecast the dynamic influences of tremors that may occur during the future excavation process. The reliability of such calculations strongly depends on the properly assumed vibration amplification factor of the loose quaternary overburden. The most accurate estimation of this coefficient can be obtained by performing specialized seismic measurements. Due to time and financial constraints, usually simple analytical solutions are used. This paper presents the results of studies conducted in selected, highly seismically endangered region of Upper Silesian Coal Basin, the purpose of which was to determine the values of the vibration amplification factor based on actual results of ground vibration measurements. The results revealed that in certain locations of the measuring apparatus, the analytically estimated value is far from the one determined on the basis of the measurements. The discrepancy may have a significant impact on the accuracy of the performed ground vibration forecasts.

Słowa kluczowe

PL

sejsmiczność indukowana; drgania gruntu; współczynnik amplifikacji drgań

EN

induced seismicity; ground vibrations; vibration amplification factor

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 72, nr 4
• Strony: 71--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bańka P.

• Politechnika Śląska w Gliwicach

autor

Kołodziejczyk P.

• Politechnika Śląska w Gliwicach

autor

Lier E.

• FAMUR S.A.

Bibliografia

• 1. Atkinson G.M., Boore D.M.: Earthquake ground-motion prediction equation for eastern North America. Bull. Seismol. Soc. Am. 96, 2006 pp. 2181-2205.
• 2. Bańka P.: Odtwarzanie i prognozowanie parametrów drgań gruntu wywołanych wstrząsami górotworu. „Przegląd Górniczy" 2013, nr 5, s. 31-41.
• 3. Boore D.M., Joyner W.B.: The empirical prediction of ground motion. Bull. Seismol. Soc. Am. 72, 1982, pp. 43-60.
• 4. Drzęźla B., Dubiński J., Mutke G.: Skale makrosejsmiczne - ich istota i zasady stosowania do oceny skutków wstrząsów górniczych. Materiały z konferencji naukowo-technicznej zorganizowanej w ramach VI Dni Miernictwa i Ochrony Terenów Górniczych, Ustroń 25-27 czerwca 2001 r., s. 59-70.
• 5. Dubiński J. i in.: Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w zakładach górniczych Kompanii Węglowej S.A. na obiekty budowlane i na ludzi. Katowice, maj 2013 r.
• 6. Frej A.: Estymacja relacji tłumienia z uwzględnieniem amplifikacji drgań dla wybranych rejonów Bytomia. „Gospodarka Surowcami Mineralnymi" 2008, t. 24, z. 2/3, s. 303-312.
• 7. Frej A., Zuberek W.M.: Local effects in peak accelerations caused by mining tremors in Bytom Syncline region (Upper Silesia). Acta Geodyn. Geomater., Vol. 5, No. 2 (150), 2008, pp. 115-122.
• 8. Gibowicz S.J.: Problemy oceny zagrożenia sejsmicznego na terenach górniczych. Materiały II Krajowego Sympozjum n.t.: „Ochrona powierzchni przed szkodami górniczymi", SITG - Zarząd Główny, 1985, s. 56-70.
• 9. Golik A., Mendecki M.J.: Ground-Motion Prediction Equations for Induced Seismicity in the Main Anticline and Main Syncline, Upper Silesian Coal Basin, Poland. Acta Geophysica 2012, vol. 60, no 2, pp. 410-425.
• 10. Joyner W.B., Boore D.M.: Peak horizontal acceleration and velocity from strong-motion records including records from the 1979 Imperial Valley, Clifornia Earthquake. Bull. Seismol. Soc. Am. 71, 1981, pp. 2011-2038.
• 11. Kornowski J.: Regionalna i lokalna prognoza maksymalnych przyspieszeń od wstrząsów górniczych. „Górnictwo i Środowisko", Prace Naukowe GIG, 2006, nr 3, s. 243-254.
• 12. Kurzeja J.: Verification of selected maximum accelerations estimators for tremors in the Upper Silesia region. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 24 2/3, 2008, pp. 291-302.
• 13. Lasocki S., Szybiński M., Matuszczyk J., Mirek J., Pielesz A.: Prognozowanie drgań powierzchni wywołanych wstrząsami górniczymi - przegląd krytyczny. Materiały Sympozjum Warsztaty 2000, Ustroń Śl., Kraków 29-31 maja 2000, s. 261-279.
• 14. Markowski E., Kornowski J., Zuberek W.M.: Podsumowanie i analiza wyników powierzchniowych obserwacji przyspieszeń pochodzących od wstrząsów górniczych z zakładów górniczych zrzeszonych w Bytomskiej Spółce Węglowej S.A. za okres 1998-2000. Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi Oddział Górnośląski, Sosnowiec 2002.
• 15. Mutke G.: Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW. Praca doktorska, Biblioteka GIG (niepublikowana), Katowice 1991.
• 16. Nakamura Z.: A Method for Dynamie Characteristics Estimation of Subsurface using Microtremor on the Ground Surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, Japan. 30, 1989, pp. 25—33.
• 17. Olszewska D., Lasocki S.: Relacja tłumienia wartości szczytowej przyspieszenia drgań gruntu z uwzględnieniem amplifikacji dla wybranych rejonów obszaru LGOM. Warsztaty Górnicze 2006 „Zagrożenia naturalne w górnictwie", s. 293-307.
• 18. Olszewska D. and Lasocki S.: Application of the horizontal to vertical spectral ratio technique for estimating the site characteristic of ground motion caused by mining induced seismic events. Acta Geophys. Pol. 52 2004, pp. 301-318.
• 19. Orlecka-Sikora B., Cesca S., Lasocki S., Lizurek G., Wiejacz P., Rudziński Ł., Urban P., Kozłowska M.: Complex source mechanisms of mining-induced seismic events and their exceptional surface impacts: the case from Rudna copperore mine in Poland. Geophysical Journal International 198/1, 2014, pp. 40-54.
• 20. Pitilakis K.: Site effects, [in:] Ansal A. (red.): Recent Advances in Earthquake Geological Engineering and Microzonation. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht 2004. pp. 139-167.
• 21. Sawarenski E.F.: Elementarnaja ocenka wlijanija sloja na kolebanija ziemnoj powierchnosti. Izwiestia Akademii Nauk ZSRR, s. Geofizyka 1959, Nr 10, pp. 591-605.

Uwagi

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