Parameters of a ground motion model induced by mining exploitation

• Autorzy: Marcak H.

Warianty tytułu

PL

Parametry modelu drgań gruntu wywołanych eksploatacją górniczą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In Poland, there are copper mines in Lower Silesia and coalmines in Upper Silesia where seismic tremors appear. They produce strong ground motion and cause building damage mostly weak, sometimes serious. The damage appears at an epicenter zone and the motion intensity diminishes rapidly with distance. It is difficult to assess the space distribution of seismic signals structure recorded at ground level. The wide band of wave frequency transmitted through rock masses, the influence of focal mechanism and amplification of seismic vibrations due to geological structures causes uncertainty in seismic signals interpretation. The tops of seismic wave amplitudes, commonly used to describe the potential of seismic wave destruction have a particularly high level of uncertainty. It can be shown that the seismic acceleration tops depends on the rupture direction. Also the time of dynamic loading should be considered when estimating the predicted influence of seismic vibrations on buildings. In this paper it is proposed to estimate the parameters of model describing the envelopment of particie ground motion acceleration, due to mining tremors, with the formula u = G . exp(kt). The estimation ofparameters G and k from a smoothed power spectrum gives an ability to estimate the maximum value of signal envelopment and its length. Ground motion recorded in the coal mine is analyzed and building damage risk is assessed on the basis of some combination of the G and k parameters.

PL

Wstrząsy górnicze w Polsce są związane z eksploatacją podziemną zarówno w kopalniach miedzi na Dolnym Śląsku jak i w kopalniach węgla na Górnym Śląsku. Wstrząsy górnicze są źródłem silnych drgań, które na ogół powodują niewielkie uszkodzenia budynków, chociaż zdarzają się również uszkodzenia poważne. Ryzyko uszkodzenia zanika szybko ze wzrostem odległości epicentralnej. Istnieją trudności w ocenie rozkładu przestrzennego struktury sygnałów sejsmometrycznych na powierzchni terenu górniczego. Powodami tych trudności są; szerokie pasmo częstotliwościowe w którym sygnały sejsmometryczne są transmitowane, wpływ budowy źródła wstrząsu na wielkość przyspieszenia drgań cząstek gruntu oraz amplifikacja drgań związana z budową geologiczną w miejscu rejestracji drgań. Z tych powodów wyniki pomiarów sejsmometrycznych charakteryzuje się dużym poziomem niepewności. W artykule pokazano, że wartości maksymalne przyspieszeń drgań cząstek gruntu zależą od kierunku pęknięcia, który jest źródłem wstrząsu. Również czas trwania sygnału wpływa na zwiększenie ryzyka destrukcyjnego działania drgań sejsmologicznych. W artykule zaproponowano estymację parametrów modelu opisującego obwiednię sygnału sejsmometrycznego reprezentującego przyspieszenie drgań cząstek gruntu, w postaci zależności u = G . exp( -kI). Estymacja parametrów G i k z wygładzonego widma mocy, pozwala wyznaczyć wartość maksymalną wartość obwiedni i długość sygnału. Na przykładzie pomiarów prowadzonych w kopalniach węgla pokazano jak w oparciu o estymowane wartości G i k można ocenić ryzyko uszkodzenia budynków.

Słowa kluczowe

EN

underground mining excavation; dynamic hazard

PL

eksploatacja podziemna; zagrożenia dynamiczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, no 3
• Strony: 335--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Marcak H.

• AGH University of Science and Technology, Geophysical Institute, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Aki K . , 1967. Scaling law of seismic spectrum, J. Geophys. Res. 72: 1217-1232.
• Bernard P., Madariaga R., 1984. A New asymptotic method for the modeling of near-field accelerograms, Bulletin of Seismological Society of America, 74(2): 539-557.
• Blackman R. B., Tukey J. W., 1958. The measurement of Power Spektra Doker, Publications, Inc, New York.
• Dang G., Papageorgiu S., 2002. Seismic radiation from a unidirectional asymmetrical circular crack model Part I Constant rupture velocity, Bulletin of the Seismological Society of America, 92(3): 945-961.
• Eurocode 2 prEN1992-1(2001). Design of concrete structures. General rules and-rules for buildings. European Committee for Standardization.
• Eurocode 6 prEN1996-1-1(2001). Design of masonry structures: general rules and-rules for buildings-rules for reinforced and unreinforced masonry. European Committee for Standardization.
• Eurocode 8 prEN1998-1-3(2001). Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-3. Specific rules for various materials and elements. European Committee for Standardization.
• Haskell N. A., 1967. Analytic approximation from the elastic radiation from a contained underground explosion, J. Geophys. Res., 72: 2583-2587.
• Imanishi M., Takeo M., 1998. Estimates of fault dimensions for small earthquake using stopping phases Geophys, Res. Letter, 25: 2897-2900.
• Marcak H., Kłosiński J., 2004. Frequency-time characterization of seismic vibrations induced by mining tremors.
• Savage J. C., 1966. Radiation from a realistic mode of faulting, Bull. Seism. Soc. Am., 56: 577-592.
• Toksoz M. N., En-Menahem A., 1964. Excitation of seismic surface wave by atmospheric nuclear explosions. Geophys. Res. 69: 1639-1648.
• Von Seggeren D., Blandford R., 1972. Source time functions and spectra of underground nuclear explosions and earthquakes, J. Geophys. Res., 75: 7382-7402.