Powiadomienia systemowe
- Sesja wygasła!
- Sesja wygasła!
- Sesja wygasła!
Identyfikatory
Warianty tytułu
Changes of longitudinal ultrasonic wave velocity during axial compression under conditions of high pressures and temperatures in the selected types of rocks
Języki publikacji
Abstrakty
W artykule przedstawiono wyniki badań zmian prędkości podłużnej fali ultradźwiękowej w zmiennych warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury podczas wykonywania testów trójosiowego ściskania w komorze termociśnieniowej. Badania przeprowadzono na 6 rodzajach skał o różnej genezie, symulując w laboratorium 8 poziomów głębokościowych, od warunków powierzchniowych do głębokości ok. 3,5 km. Wyniki badań wskazują, że wraz z modelowanymi warunkami głębokościowymi zmieniała się prędkość propagacji ultradźwiękowej fali podłużnej, mierzonej w kierunku zgodnym z naprężeniem głównym. W zależności od litologii zmiany te są zróżnicowane: od kilku procent w bazaltach sudeckich do ponad 200% we fliszowych, słabo zdiagenezowanych piaskowcach ciężkowickich. Zbliżone prędkości fali rejestrowane w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury w znacząco odmiennych litologicznie skałach mogą utrudniać tym samym jednoznaczne ustalanie granic geologicznych na podstawie badań geofizycznych, w których fale sprężyste stanowią narzędzie analizy budowy wgłębnej litosfery. Z badań wynika również, że większy przyrost prędkości propagacji fali zachodzi w trakcie wzrostu ciśnienia okólnego w komorze (etap I) niż w trakcie osiowego ściskania w ustabilizowanych warunkach ciśnienia i temperatury (etap II). Prowadzona równolegle analiza deformacji przedkrytycznej wykazała też, że maksymalna prędkość fali nie zawsze występuje na tym samym poziomie naprężenia, co ustalony w jej wyniku próg makrodylatancji. Obserwacja ta dowodzi, że prędkość fali sprężystej nie zależy wyłącznie od stanu kompakcji ośrodka skalnego, ale również od jego stopnia spękania i fazy deformacji, w jakiej się on znajduje.
The article presents the research results on changes in longitudinal ultrasonic wave velocity under variable conditions of high pressure and temperature during triaxial compression conditions in thermo-pressurized chamber. The study was conducted on 6 varieties of rocks of different lithological origin in a laboratory simulated 8 levels of depth, from the surface to approximately 3.5 km depth. The results have shown that, with the modeled depth longitudinal wave propagation, the velocity changes depend on the lithology of the rock. The changes are varied: from a few percents in basalts from the Sudetes to over 200% in the flysch Ciężkowice sandstones, but the changes according the depth are irregular. It has observed that under high pressure and temperature, the similar wave velocity can be recorded in significantly different rocks. Therefore the setting of clear boundaries based on geological and geophysical surveys, in which elastic waves are a tool to analyze geological structure of the lithosphere will have to be interpreted very carefully. The research also has shown that the dominant growth rate of the wave velocity occurs during the compaction under unstable loading and temperature conditions (stage I) rather than during axial compression in the stable conditions (stage II). Conducted parallel analysis of deformation paths and the longitudinal waves changes under the loading, also have shown that the maximum speed of the wave does not always occur at the same stress level as determined on the deformation curve at the threshold of macrodilatancy. This observation proves that the elastic wave velocity depends not only on the compaction of the rock, but also on very complex rock structure reconstruction under deformation process. Under high load and temperature in each rock body different, heterogenous distribution of a stress-field within the polymineral rocks and in a single mineral is created. The degree of cracking at the deformation phases is also different.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
129--134
Opis fizyczny
Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.
Twórcy
autor
- Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa
autor
- Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa
Bibliografia
- [1] BARTON N., 2000 — Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 39, 2: 185–216.
- [2] BARTON N., 2007 — Rock quality, seismic velocity, attenuation and anisotropy. Balkema, Roterdam.
- [3] BIRCH F., 1961 — The velocity of compressional waves in rocks to 10 kilobars. J. Geoph. Res., 66, Part 2: 2199–2224.
- [4] DZIEDZIC A., ŁUKASZEWSKI P., 2010 — Pomiary fali ultradźwiękowej w badaniach trójosiowego ściskania. Górnictwo i Geoinżynieria, Kwart. AGH, 34, 2: 223–230.
- [5] GALDIN N., 1968 — On the possibile density inversion in the upper mantle of the earth. Dokl. Akad. Nauk. S.S.S.R.
- [6] KARATO S., 2008 — Deformation of earth materials. An introduction to the rheology of solid earth. Cambridge University, New York.
- [7] PINIŃSKA J., DZIEDZIC A., 2010 — Symultaniczne pomiary prędkości fali podłużnej oraz procesów deformacji sprężystej skał w warunkach trójosiowego ściskania w wysokich ciśnieniach i temperaturze. W: Geofizyka w geologii i górnictwie: 86–87. Wydz. Nauk o Ziemi, UŚl., Sosnowiec.
- [8] TAKEMURA T., ODA M., 2004 — Stereology-based fabric analysis of microcracks in damaged granite. Tectonophysics, 387: 131–150.
Uwagi
PL
Artykuł w części: Geomechaniczne właściwości skał
EN
Article in the part: Geomechanical properties of rocks
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-dba7055d-a2b0-4f7b-a15c-b8b377fab815
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.