Wpływ prędkości obciążania na wartości pewnych stałych materiałowych uzyskiwanych w teście konwencjonalnego trójosiowego ściskania

• Autorzy: Nowakowski A. , Nurkowski J. , Lizak Z.

Warianty tytułu

EN

The impact of crosshead speed on the values of selected material constants obtained in the course of the conventional triaxial compression test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera omówienie wyników czterech serii testów trójosiowych wykonanych na zmodernizowanym urządzeniu GTA-10. Badano próbki z piaskowca „Tumlin” w stanie powietrznie suchym oraz w stanie pełnego nasączenia naftą. Testy wykonano dla dwóch prędkości przesuwu tłoka: „wysokiej” – 100 μm×s^-1 i „niskiej” – 1 μm×s^-1. Potwierdzono poprawność działania wykonanego układu stabilizacji prędkości, doprecyzowano zakres prędkości w jakim układ działa poprawnie i przeprowadzono badania wpływu jakości poszczególnych elementów układu na sposób jego pracy. Uzyskane wyniki badań wytrzymałościowych potwierdziły fakt wzrostu różnicowej granicy wytrzymałości ^Rσ1-σ3 ze wzrostem prędkości obciążania próbki. Porównanie wyników uzyskanych dla próbek powietrznie-suchych i nasączonych naftą pozwoliło stwierdzić znaczące spadki^Rσ1-σ3 dla próbek nasączonych naftą i ciśnień okólnych wyższych od ciśnienia zamykania spękań. Wykorzystując prawo ciśnienia efektywnego Terzaghiego oszacowano wartości ciśnień porowych indukowanych w próbce ciśnieniem okólnym, które a następnie wykorzystano do obliczenia tzw. współczynnika Skemptona B.

EN

The article discusses the results of the four series of triaxial tests performed on an upgraded GTA-10 device. The subject of the analysis were samples of the “Tumlin” sandstone, both in air-dry condition and fully saturated with kerosene. The tests were performed for two velocities of piston slide: the “high” one, i.e. 100 μm×s^-1, and the “low” one, i.e. 1 μm×s^-1. Proper functioning of the developed speed stabilization system was confi rmed; a precise speed range necessary for the proper functioning of the system was established; finally, the influence of the quality of particular elements of the system upon its functioning was examined. The obtained results confirmed an increase of differential stress limit ^Rσ1-σ3, coupled with an increase in crosshead speed. Comparison of the results obtained for air-dry samples and samples saturated with kerosene revealed signifi cant decreases of ^Rσ1-σ3 for the kerosene-saturated samples, as well as decreases in confining pressures greater than the crack closing pressure. The application of the Terzaghi effective stress principle made it possible to estimate the values of the pore pressures induced in the sample by means of the confining pressure. These values were subsequently used in calculating the co-called Skempton coefficient B.

Słowa kluczowe

PL

trójosiowe ściskanie; stabilizacja prędkości deformacji; regulator PID; różnicowa granica wytrzymałości; płyn porowy; ciśnienie okólne; ciśnienie zamykania spękań; ciśnienie porowe; współczynnik Skemptona

EN

triaxial compression; stabilizing deformation speed; PID controller; differential stress limit; pore fluid; confining pressure; crack closing pressure; pore pressure; Skempton coefficient

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 13, no. 1-4
• Strony: 45--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowakowski A.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Nurkowski J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Lizak Z.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Fabre D., Gustkiewicz J., 1997: Poroelastic Properties of Limestones and Sandstones under Hydrostatic Conditions, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 34, No. 1, pp. 122-134.
• Gustkiewicz J., 1989: Synoptic view of mechanical behaviour of rocks under triaxial compression, in: Rock at Great Dept, V. Maury & D. Fourmaintraux (eds.), Vol. 1, pp. 3-10, Balkema, Rotterdam.
• Gustkiewicz J., 1990: Deformacje i wytrzymałość skał w trójosiowym stanie naprężenia z uwzględnieniem płynów porowych, w: „Górotwór jako ośrodek wielofazowy. Wyrzuty skalno-gazowe”, praca zbiorowa, J. Litwiniszyn (red.), Wyd. AGH, Kraków, t. I, s. 97-136.
• Gustkiewicz J., 2000: Zbadanie stanu deformacji wybranych skał na granicy wytrzymałości w trójosiowym stanie naprężenia, w: Wpływ naprężeń, ciśnienia porowego oraz sorpcji płynów na deformacje i pękanie skał. Sprawozdanie z działalności statutowej Pracowni Odkształceń Skał IMG PAN za rok 2000 (niepubl.).
• Gustkiewicz J., Nowakowski A., Lizak Z., 2003: Zmiany niektórych właściwości mechanicznych piaskowca pod wpływem sorbujących i niesorbujących płynów porowych pod ciśnieniem, Prace IMG PAN, t. 5, nr 3-4, s. 367-375.
• Gustkiewicz J., Nowakowski A., 2004: Deformacje i pękanie skał w warunkach laboratoryjnych. Arch. Min. Sci., t. 49, Special Issue, s. 9-50.
• Gustkiewicz J., Nowakowski A., Nurkowski J., Stanisławski L., Lizak Z., 2004: Kształtowanie się ciśnienia efektywnego w klasycznym, trójosiowym stanie naprężenia, na podstawie wyników pękania i deformacji wybranych skał. Prace IMG PAN, t. VI, s. 3-17.
• Jaeger, J., C., Cook, N., G., W., Zimmerman, R., W., 2007: Fundamentals of Rock Mechanics, 4th Edition, Blackwell Publishing, USA-UK-Australia, 475 p.
• Kanciruk A., 2009: Urządzenia do pomiarów wielkości mechanicznych i temperatury przy użyciu przetworników rezystancyjnych i przykłady ich zastosowania. Inst. Mech. Górotworu PAN, Kraków, 165 s.
• Kwaśniewski M., 1986: Wpływ stanu naprężenia, temperatury i prędkości odkształcania na mechaniczne właściwości skał. Arch. Górn., t. 31, z. 2, s. 383-415.
• Nowakowski A., Młynarczuk M., Ratajczak T., Gustkiewicz J., 2003: Wpływ warunków termicznych na zmianę niektórych właściwości fi zycznych i strukturalnych wybranych skał, Prace IMG PAN. Rozprawy, Monografi e, nr 5, 104 s.
• Skempton A.,W., 1954: The pore pressure coeffi cients A and B, Géotechnique, Vol. 4, pp. 143-147.
• Terzaghi, von, K., 1923: Die Berechnung der Durchläßigkeitsziffer des Tones aus dem Verlauf der Spannungs-erscheinungen. Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien Math.-Naturwiss. Kl., Abt. 2A, 132, 105.
• Vutukuri V.,S., Lama R.,D., Saluja S.,S.,1974: Handbook on Mechanical Properties of Rocks – Testing Techniques and Results – Volume I, Trans Tech Publications, Claustahl, Germany, 280 p.
• Walsh J.,B., 1965: The Effect of Cracks on the Compressibility of Rock, J. Geoph. Res., Vol. 70.
• Walsh J.,B., Grosenbaugh M.,A., 1979: A New Model for Analyzing the Effect of Fractures on Compressibility, J. Geoph. Res., Vol. 84, No. B7, pp. 3532-3536.