Obliczanie kąta tarcia wewnętrznego i spójności skał metodą stycznej do obwiedni kół Mohra w postaci paraboli

• Autorzy: Sanetra K. , Pacześniowski K.

Warianty tytułu

EN

Calculation of internal friction angle and rock coherence by means of the method tangent to the envelope of Mohr's circles in the form of a parabola

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono najczęściej stosowane metody obliczania kąta tarcia wewnętrznego i spójności skał, a także metodę zaproponowaną przez autorów. Podstawą tej metody jest przyjęte założenie, zgodnie z którym obwiednia kół Mohra jest parabolą. Równanie paraboli określa się metodą najmniejszych kwadratów, a wartości kąta tarcia i spójności z równania stycznej do tej paraboli w zadanym punkcie. Opracowano program komputerowy MOHR, według którego oblicza się wartości kątów tarcia i spójności. Przedstawiono również przykłady praktycznego zastosowania opracowanego programu oraz analizę uzyskanych wyników dla kilku przykładowych skał karbońskich GZW. Badania prowadzono w trójosiowym stanie naprężenia, stosując sztywną maszynę, co umożliwiło określenie własności wytrzymałościowych skał zwięzłych (faza przedkrytyczna) i spękanych (faza pokrytyczna). Do analizy wyników wykorzystano omówiony program komputerowy. Z równania obwiedni parabolicznej kół Mohra dla danego rodzaju skały metodą stycznych do obwiedni wyznaczono zmianę wartości kąta tarcia wewnętrznego i zmianę spójności w funkcji naprężenia normalnego.

EN

The article presents the used most frequently method of calculation of the internal friction angle and rock coherence as well as a method proposed by the authors. The basis of this method is the assumption, in conformity with which the envelope of Mohr's circles is a parabola. The parabola equation is determined using the least square method, and the values of the friction angle and coherence from the equation of tangent to this parabola in the assigned point. A MOHR computer program was developed, according to which we calculate the values of friction angles and coherence. Furthermore, examples of practical application of the worked out program and analysis of obtained results for several exemplary Carboniferous rocks from the Upper Silesian Coal Basin have been presented. The investigations were conducted in the triaxial stress state, using a rigid machine, which enabled to determine the strength properties of cohesive rocks (precritical stage) and fissured rocks (postcritical stage). For the analysis of results the discussed computer program was used. From the equation of the parabolic envelope of Mohr's circles for the given type of rock by means of the method of tangent to the envelope, the change of the internal friction angle and change of coherence in the normal stress function were determined.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość na ścinanie; kąt tarcia wewnętrznego; spójność skał; metoda stycznej

EN

shear strength; internal friction angle; rock coherence; Mohr program

• Wydawca: Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 2
• Strony: 23--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Sanetra K.

autor

Pacześniowski K.

• Główny Instytut Górnictwa, Zakład Tąpań i Mechaniki Górotworu, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Bela i inni (1984): Geotechnika - laboratorium z mechaniki gruntów. Skrypty uczelniane nr 1197. Gliwice, Politechnika Śląska.
• 2. Brady B.H.G., Brown E.T. (1985): Rock Mechanics for Underground Mining. London, George Allen & Unwin (Publishers) Ltd., s. 203-206.
• 3. Bukowska M., Sanetra U., Szedel D. (1998): Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego i kohezji dla próbek skalnych badanych w konwencjonalnym ściskaniu w sztywnej maszynie wytrzymałościowej. V Konferencja Naukowo-Techniczna TĄPANIA’98 nt.: Bezpieczne prowadzenie robót górniczych, Katowice, GIG.
• 4. Duncan Fama M.E. (1993): Numerical Modeling of Yield Zones in Weak Rock. Comprehensive Rock Engineering. Vol. 2, Analysis and design methods, s. 49-75.
• 5. Dunikowski A., Korman St., Köhsing J. (1969): Laboratoryjne badania wskaźników fizyko-mechanicznych. Przegląd Górniczy nr 11, s. 523-528.
• 6. Kidybiński A. (1982): Podstawy geotechniki kopalnianej. Katowice, Wydaw. „Śląsk”.
• 7. Kłeczek Z. (1994): Geomechanika górnicza. Katowice, Śląskie Wydaw. Techniczne.
• 8. Kovari K., Tisa A., Einstein H.H., Franklin J.A. (1983): Suggested methods for determining the strength of rock materials in triaxial compression: revised version. Int. J. Rock. Mech. Mining Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 20 No 6, s. 283-290.
• 9. Kwaśniewski M. (1986): Wpływ stanu naprężenia, temperatury i prędkości odkształcania na mechaniczne własności skał. Archiwum Górnictwa T. 31, z. 2, s. 383-415.
• 10. Łukaszewski P. (2004): Struktura uwarunkowania wytrzymałości piaskowców krośnieńskich z Mucharza poddanych wysokim ciśnieniom. XXVII Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu. Kraków, AGH 2004, s. 151-160.
• 11. Majcherczyk T. (2000): Zarys fizyki skał i gruntów budowlanych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Seria z Lampką Górniczą nr 5.
• 12. Pinińska J. (1998): Badania wytrzymałościowe zbiornikowych skał węglanowych i klastycznych dla celów inżynierii złożowej. XXI Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu. Kraków, AGH, s. 367-378.
• 13. Sanetra U. (1994): Wpływ ciśnienia bocznego na własności mechaniczne skał Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w warunkach trójosiowego ściskania. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej nr 65, seria Konferencje nr 33, s. 183-191.
• 14. Sanetra U. (2002): Kąt tarcia wewnętrznego i spójność skał zwięzłych i spękanych. Warsztaty górnicze nt. Problematyka inżynierska z zakresu ochrony terenów górniczych. Sympozja i konferencje nr 55. Kraków, IGSMiE PAN, s. 393-404.
• 15. Sanetra U. (2004): Określenie nośności filarów oporowych w stanie pokrytycznym na podstawie badań trójosiowego ściskania karbońskich próbek skalnych. Katowice, GIG (Praca doktorska).
• 16. Sanetra U. (2005): Kąt tarcia wewnętrznego skał zalegających na różnej głębokości. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 6 (130), s. 54-56.
• 17. Wilson A.H. (1981): Soft Rock Properties and Strata Control. Comprehensive Rock Engineering. Vol. 2: Analysis and design methods, s. 585-630.