Wpływ temperatury na wytrzymałość i sprężystość skał

Bukowska, M.; Sygała, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ temperatury na wytrzymałość i sprężystość skał

Autorzy

Bukowska M. , Sygała A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The effect of temperature on the strength and elasticity of rocks

Języki publikacji

Abstrakty

Z uwagi na podziemne zgazowanie węgla, składowanie odpadów nuklearnych czy pozyskiwanie energii geotermalnej, zmiany właściwości geomechanicznych pod wpływem temperatury, mają istotne znaczenie. W artykule przedstawiono badania zmian właściwości wytrzymałościowych i sprężystych karbońskich skał osadowych (iłowców i piaskowców), po działaniu temperatury z zakresu od temperatury pokojowej do 1000-1200 °C. Zmiany wielkości takich parametrów jak wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie, wytrzymałość resztkowa oraz moduł Younga E. określono w próbach jednoosiowego ściskania, przeprowadzonych w serwosterowanej maszynie wytrzymałościowej. Nowym zagadnieniem poruszanym w artykule jest zbadanie wpływu temperatury na wartość wytrzymałości resztkowej, która obrazuje nośność pokrytyczną skał. Do tej pory badania zmian parametrów pokrytycznych pod wpływem temperatury nie były realizowane w tego typu eksperymentach.

Because of the underground coal gasification, storage of nuclear wastes or acquiring of geothermal energy, the changes of geomechanical properties under the influence of temperature are of essential important. The article presents a study on changes in the strength and elasticity properties of carboniferous sedimentary rocks (sandstones and clay stones) under the impact of temperature ranging from a room temperature to 1000-1200 °C. Changes in the value of parameters such as uniaxial compression, residual strength and Youngs E modulus were determined in uniaxial compression tests, conducted in servo controlled testing machine. An issue discussed in the article consists in examination of the effect of temperature on the value of residual strength, which depicts post critical load capacity of the rocks. Up till now, the study of changes of post critical parameters under the impact of temperature were not carried out in this type of experiments.

Słowa kluczowe

węgiel odpady nuklearne energia geotermalna

coal nuclear waste geothermal energy

Wydawca

Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.

Czasopismo

Wiadomości Górnicze

Rocznik

2015

Tom

R. 66, nr 10

Strony

506--519

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Bukowska M.

mbukowska@gig.eu

Główny Instyut Górnictwa, Katowice

autor

Sygała A.

Główny Instyut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

1. Brotóns V., Tomas R., Ivorra S., Alarcón J. C.: Temperature influence on the physical and mechanical properties of a porous rock: San Julian's calcarenite. Engineering Geology 2013, Vol. 167, pp. 117-127
2. Bukowska M.: Skłonność górotworu do tąpań - geologiczne i geomechaniczne metody badań. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2012
3. Chen Y.-L., Ni J., Shao W., Azzam R.: Experimental study on the influence of temperature on the mechanical properties of granite under uniaxial compression and fatigue loading. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 2012, Vol. 56, pp. 62-66
4. Dimitriyev A.P., Kusyayev L.S., Protasov Y.I., Yamschichikov V.S.: Physical Properties of Rocks at High Temperature (translated from Russian). Nedra Press, Moskva 1969
5. Ferro A.M., Marrini P.: Experimental studies on the mechanical behaviour of two thermal cracked marbles. Rock Mechanics and Rock Engineering 2001, Vol. 34 (1), pp. 57-66
6. Hettema M.H.H., Wolf K.-H.A.A., de Pater C.J.: Thermomechanical properties of roof rock of coal for underground gasification. Topics in Applied Mechanics 1993, pp. 347-354
7. Keshavarz M., Pellet R., Loret B.: Damage and chanes in mechanical properties of gabbro thermally loaded up to 1000 °C. Pure and Applied Geophysics 2010, Vol. 167, pp. 1511-1523
8. Korzeniowski W., Skrzypkowski K.: Badania zmian wybranych właściwości geomechanicznych skał pod wpływem temperatury do 1100 °C w aspekcie potencjalnych możliwości procesu podziemnego zgazowania węgla. Przegląd Górniczy 2012, nr 5, s. 44-53
9. Luo J., Wang L.: High-Temperature Mechanical Properties of Mudstone in the Process of Underground Coal Gasification. Rock Mechanics and Rock Engineering 2011, Vol. 44, pp.749-754
10. Małkowski P., Kamiński P., Skrzypkowski K.: Impact of heating carboniferous rocks on their mechanical parameters. AGH Journal of Mining and Geoengineering 2012, Vol. 36, no 1, pp. 231-242
11. Mao X., Zhang L., Li T., Liu H.: Properties of failure mode and thermal damage for limestone at high temperature. Mining Science and Technology 2009 (China), Vol. 19, pp. 290-294
12. Pinińska J.: Wpływ podwyższonej temperatury na właściwości mechaniczne skał (The effect of an Increased Temperature on the Mechanical Properties of Rocks). Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej, 2007, no 76, Konferencje no 42, s. 527-534
13. Pytel W.: Rock mass-mine workings interaction model for Polish copper mine conditions. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 2003, Vol. 40, Issue 4, pp. 497-526
14. Siegesmund S., Mosch S., Scheffziik C., Nikolayev D.J.: The bowing potential of granitic rocks: rock fabrics, thermal properties and residual strain. Environmental Geology 2008, Vol. 55, pp. 1437-1448
15. Su C.D., Guo W.B., Li X.S.: Experimental research on mechanical properties of coarse sandstone after high temperatures. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 2008, Vol. 27 (6), pp. 1162-1170 (in Chinese)
16. Takarli M., Prince-Agbodjan W.: Temperature effects on physical and mechanical behaviour of granite: Experimental Investigation of material domage. Journal of ASTM International 2008, Vol. 5, Issue 3
17. Wu G., Wang Y., Swift G., Chen J.: Laboratory Investigation of the Effects of Temperature on the Mechanical Properties of Sandstone. Geotechnical and Geological Engineering 2013, Vol. 31, Issue 2, pp. 809-816
18. Ulusey R., Hudson J.A. (eds.): The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006. Ankara 2007, Turkey, Commission on Testing Methods ISRM
19. Zhang Z.X., Yu J., Kou S.Q., Lindqvist P.-A.: Effects of high temperatures on dynamic rock fracture. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 2001, Vol. 38, Issue 2, pp. 211-225
20. Zhang L., Mao X., Lu A.: Experimental Study on the Mechanical Properties of Rock at High Temperature. Science in China Series E: Technological Sciences 2009, Vol. 52, Issue 3. pp. 641-646
21. Zhang L., Mao X., Liu R., Guo X., Ma D.: The Mechanical Properties of Mudstone at High Temperature: an Experimental Study. Rock Mechanics and Rock Engineering 2013, Vol. 47. pp.1479-1484
22. Zhi-jun W., Zhao Y., Zhang Y., Chong W.: Research status quo and prospection of mechanical characteristics of rock under high temperature and high pressure. Procedia Earth and Planetary Science 2009, Vol. 1, pp. 565-570

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c010c5b6-5cf7-4cd0-8e8d-faf69b0c84b0