Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The application of seismic interferometry for estimating a 1D S-wave velocity model with the use of mining induced seismicity

Czarny R., Pilecki Z., Drzewińska D.

Journal of Sustainable Mining

|

2018

|

Vol. 17, iss. 4

209--214

EN

The main objective of this paper is to present the usefulness of the seismic interferometry method to determine the S-wave velocity model of the rock mass affected by exploitation in the KGHM Rudna copper ore mine. The research aim was achieved on the basis of seismic data, acquired from seismograms, of 10 strong seismic events of magnitude greater than 2.6. They were recorded by a pair of seismometers deployed on mining terrain. In the first stage, the Rayleigh wave between seismometers was estimated. Then, the group velocity dispersion curves of fundamental and first higher modes were identified. Finally, inversion of the dispersion curves to a 1D S-wave velocity model up to 500m in depth was obtained. The velocity model was determined for the part of the rock mass partially affected by mining. The results confirm similar rock mass structure and velocities of the subsurface layers as those obtained by the archival 3D model. In both models, a high degree of correlation in the boundary location between the overburden of the Cenozoic formations and the bedrock of the Triassic formations was observed. The applied methodology can be used to estimate the S-wave velocity model in other mining regions characterized by strong seismicity.

2

Biomechanical analysis of plates used for chest treatment

Kajzer A., Kajzer W., Marciniak J., Pilecki Z.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

26

3

Ocena kinematyki klatki piersiowej u osób z wszczepioną płytą do korekcji lejkowatości

Danecka A., Gzik-Zroska Β., Michnik R., Jurkojć J., Pilecki Z.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2017

|

z. 14

5--10

PL

W niniejszej pracy dokonano oceny kinematyki klatki piersiowej podczas oddychania u pacjentów po korekcji lejkowatej deformacji klatki w odniesieniu do osób zdrowych. W badaniach wykorzystano system optoelektroniczny APAS. Grupę badawczą stanowiło sześć osób o średniej wieku 17,2 ± 3,5, gdzie 83% stanowili mężczyźni. Otrzymane wyniki umożliwiły dokonanie oceny przemieszczeń poszczególnych punktów anatomicznych oraz na wyznaczenie odpowiednich zakresów ruchu dla danych markerów. W pracy analizowane były przemieszczenia elementów klatki piersiowej w osi strzałkowej.

EN

The article presents a research the kinematics of the chest when breathing investigation in patients with PE. In this study were used an optoelectronic system APAS. The analysis was performed with two exercises: normal and deep breathing.

4

Założenia funkcjonalne systemu Seismobile

Kubańska A., Isakow Z., Pilecki Z.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 93

133--141

PL

W ostatnich kilkunastu latach dokonał się silny rozwój tzw. strimerów sejsmicznych pozwalających na usprawnienie sejsmicznych pomiarów w warunkach powierzchni utrudniających mocowanie geofonu, np. nawierzchnie betonowe, lub asfaltowe, w przypadku wykonywania długich, wielokilometrowych profili. Strimer jest mobilnym urządzeniem, którego głównym elementem jest układ specjalnie zamontowanych geofonów, przystosowanych do ciągnięcia po powierzchni terenu. Łącząc zalety profilowania sejsmicznego z użyciem strimera sejsmicznego oraz profilowania georadarowego, został opracowany system seismobile. system ten jest przeznaczony do diagnostyki podłoża gruntowego projektowanych i modernizowanych szlaków komunikacyjnych – dróg, linii kolejowych, pasów startowych na lotniskach itp. system ten pozwala na wykonanie profilowania sejsmicznego techniką refrakcyjną, refleksyjną lub wielokanałowej analizy fali powierzchniowej MASW oraz profilowania georadarowego. Umożliwia on również ciągły pomiar drgań sejsmicznych, lub parasejsmicznych w okresie do około 12 godzin. Konstrukcja systemu seismobile umożliwia ciągnięcie 4 linii pomiarowych oraz wózka z podwieszoną anteną georadarową. Rozpoznanie podłoża można prowadzić do szerokości 10,5 m, przy odległości 3,5 m pomiędzy liniami pomiarowymi. Pomiar georadarem prowadzony jest w osi konstrukcji systemu seismobile. Cechami charakterystycznymi systemu seismobile są: zdalna transmisja danych z geofonów oraz ich gromadzenie do 32 GB na geofon z dynamiką rejestracji większą od 120 dB, zautomatyzowany sposób lokalizacji układu pomiarowego na podstawie sygnału GPS oraz zautomatyzowany sposób wzbudzania fali sejsmicznej. w związku z tym usprawnienia systemu pozwalają na skrócenie czasu pomiaru oraz zmniejszenie pracochłonności.

EN

There has been a strong development in recent years of the so-called landstreamers which allow for the improvement of seismic measurements in conditions that hinder geophone attachment to the surfaces such as concrete or asphalt, and in the case of performing long profiles. The landstreamer is a mobile unit, the main element of which is the geophones system specially adapted to pull on the terrain surface. The seismobile system was developed, combining the advantages of seismic profiling using landstreamer and georadar profiling. This system is designed for the diagnosis of designed and modernized routes basement such as: roads, railways, airport runways, etc. This system allows for the execution of profiling such seismic techniques as: refractive, reflective, or multi-channel analysis of surface waves MASW. It also enables continuous measurement of seismic vibrations up to approx. 12 hours. The system design enables pulling seismobile 4 measuring lines and trolleys with a suspended GPR antenna. The basement recognition may be carried out to a maximum width of 10.5 m for a distance of 3.5 m between the measurement lines. GPR measurement is carried out on the axis of the seismobile system. seismobile characterizes: remote data transmission from geophones and storage up to 32 GB on a geophone with the dynamics of registration greater than 120 dB, automated location of the system based on GPS and automated way of inducing the seismic wave. Therefore, the improvements in the system allow the measurement time to be shortened, thus reducing work effort.

5

Skuteczność rejestracji zestawu pomiarowego strimera sejsmicznego Seismobile

Pilecki Z., Czarny R., Chamarczuk M., Krawiec K., Pilecka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 93

143--154

PL

W pracy przedstawiono wyniki testów mających na celu dobór konstrukcji podstawy geofonu w zestawie pomiarowym strimera Seismobile dla zapewnienia możliwie optymalnej rejestracji sygnału sejsmicznego. Zestaw ten składa się ze stalowej płyty z przymocowanymi od dołu podporami (nóżkami), a od góry zamocowanym geofonem. Istotnym elementem zestawu pomiarowego są nóżki, które mają zapewnić możliwie najlepszy kontakt z podłożem, zachować stateczność zestawu pomiarowego przy przesuwaniu się strimera sejsmicznego na kolejną pozycję pomiarową, oraz zapewnić wystarczająca odporność na ścieranie przy przesuwaniu po powierzchni terenu. Przetestowano 6 różnych kształtów stalowych podstaw dla geofonu zestawu pomiarowego strimera Seismobile. Wszystkie testy przeprowadzono w identycznych warunkach pomiarowych w celu uniknięcia wpływu ośrodka pomiarowego. Wyniki testów pokazały, że wszystkie stalowe podstawy zniekształcają sygnał sejsmiczny ze względu na wartości amplitud oraz widma amplitudowego. Najkorzystniejsze wyniki uzyskano dla pionowych prędkości drgań, które w akceptowalny sposób były zniekształcone. W tym przypadku wartości amplitud oraz kształt i wartości widma dla testowanych podstaw są bardzo podobne do wyników dla czujnika referencyjnego. W przypadku składowych poziomych radialnej X i transwersalnej Y rejestracje są silnie, w podobny sposób zniekształcone. W ogólnym ujęciu stalowe podstawy powodowały wzmocnienie wartości amplitudy dla niższych częstotliwości w zakresie od kilku do ponad 100 Hz oraz wytłumienie wyższych częstotliwości. W grupie testowanych stalowych podstaw najkorzystniejsze wyniki, mając na uwadze wszystkie kryteria, w tym związane ze statecznością zestawu pomiarowego, posiada podstawa E.

EN

The results of tests for the selection of construction of the base geophone of the Seismobile landstreamer measuring set to ensure the optimal recording seismic signal were presented. The set comprises a steel plate with legs attached to the bottom, and top mounted geophone. The legs, which are to ensure the best possible contact with the ground, keep the stability of the measuring set when moving the landstreamer to the next measurement position, and provide sufficient abrasion resistance when moving along the terrain surface are an important element of the set. We tested 6 different shapes of steel bases for the landstreamer geophone measuring set. All tests were conducted under identical measuring conditions in order to avoid the influence of the surrounding medium. Test results showed that all the steel base distort the seismic signal due to the amplitude values and the amplitude spectrum. The most preferred results were obtained for the Z vertical velocity vibration, which were distorted in an acceptable manner. In this case, the amplitudes and the spectrum of the tested bases were very similar to the results achieved for the reference sensor. In the case of registrations for X radial horizontal velocity and Y transversal velocity, they were both strongly distorted. In general, the steel base caused amplification of amplitude value for the lower frequency range from a few to more than 100 Hz and an attenuation of higher frequencies. In the group of tested steel basis, a E base achieved the best possible result, taking all the criteria into account, including those related to the stability of the measuring system when Seismobile moves along the profile.

6

Podstawowe zasady stosowania metod geofizycznych w badaniu osuwisk i terenów zagrożonych osuwiskami

Pilecki Z., Pilecka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 92

131--139

PL

Badanie osuwisk i terenów zagrożonych osuwiskami należy do najtrudniejszych zagadnień geofizycznych ze względu na ich wieloprzyczynowość i skomplikowany charakter przebiegu procesu osuwiskowego. Właściwe rozpoznanie geofizyczne wymaga uprzedniego, możliwie szerokiego zebrania i analizy danych geologiczno-inżynierskich o terenie badań, jak również specjalnej metodyki pomiaru, przetwarzania i interpretacji danych geofizycznych. W pracy zdefiniowano przedmiot rozpoznania w badaniach osuwisk i terenów zagrożonych metodami geofizycznymi. Wyróżniono metody geofizyczne, które mają najważniejsze znaczenie w warunkach geologiczno-inżynierskich typowych osuwisk na terenie Polski. Zalicza się do nich metodę georadarową, sejsmiczną i elektrooporową. Przedstawiono podstawowe zasady stosowania metod geofizycznych w badaniu osuwisk i terenów zagrożonych osuwiskami. Autorzy wyróżnili w nich etap przygotowania do pomiarów geofizycznych oraz realizacji badań z podkreśleniem metodyki pomiarowej, przetwarzania i interpretacji danych geofizycznych. Podkreślono również podstawowe zalety i ograniczenia metod geofizycznych.

EN

The study of landslides and terrains at risk of landslide is one of the most difficult geo-physical issues due to their multi-causality and complex nature of the landslide process. A proper geophysical recognition requires precedent, broad collection of geological-engineering data and their analysis about the area of research, as well as a special methodology for measuring, processing and interpretation of geophysical data. The object of recognition in landslide geophysical investigation has been defined in the paper. Geophysical methods, which are of the utmost importance in geological-engineering conditions of typical landslides in Poland have been distinguished. These include the method of GPR, seismic and electrical resistivity. The basic rules for the application of geophysical methods in the study of landslides and terrains at risk of landslide have been presented. The authors have identified them in the stage of preparing for the geophysical surveys and in the stage of research with an emphasis on the methodology of measurement, processing and interpretation of geophysical data. It also highlights the main advantages and limitations of geo-physical methods.

7

Możliwości systemu Seismobile w przestrzennym zobrazowaniu sejsmicznym i georadarowym podłoża szlaków komunikacyjnych

Pilecki Z., Czarny R., Matuła R., Krawiec K., Harba P., Pilecka E., Barnaś M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 93

181--195

PL

W artykule przedstawiono możliwości przestrzennego zobrazowania sejsmicznego i georadarowego podłoża szlaków komunikacyjnych za pomocą nowatorskiego systemu Seismobile. Przedstawiono badania testowe symulujące pomiar systemem Seismobile składającego się w części pomiarowej z 4 linii pomiarowych oraz anteny georadarowej. Szerzej opisano metodykę pomiarową, przetwarzania oraz interpretacji badań sejsmicznych i georadarowych. Parametry metodyki pomiarowej badań sejsmicznych zostały dobrane dla oceny możliwości zastosowania trzech metod: profilowania refrakcyjnego, profilowania MASW oraz profilowania refleksyjnego. Badania georadarowe zostały wykonane antenami o częstotliwości dominującej 250 MHz oraz 100 MHz. Sejsmiczny i georadarowy obraz 3D został wykonany dla obszaru o wymiarach 6 na 46 m i składał się z modeli 3D pól prędkości fali podłużnej i poprzecznej oraz dwóch modeli georadarowych 3D dla anten 250 i 100 MHz. Ważniejsze granice sejsmiczne i georadarowe zostały skorelowane z danymi geologicznymi pozyskanymi z otworów geologiczno-inżynierskich wykonanych w rejonie badań. Na sejsmicznych, jak i georadarowych obrazach 3D jednoznacznie zaznacza się granica stropu bardziej sztywnej warstwy żwirów i iłów pylastych na głębokości około 12 m. Pozostałe granice zaznaczają się mniej wyraźnie, przy czym najbardziej interesujące wyniki otrzymano z profilowania refrakcyjnego i profilowania georadarowego z użyciem anteny 100 MHz. W pracy pokazano również, że możliwe jest uzyskanie interesujących wyników za pomocą jednej linii strimera sejsmicznego. W tym przypadku uzyskany dwuwymiarowy obraz jest bardziej wiarygodny dla mniej skomplikowanych warunków geoogiczno-inżynierskich.

EN

This article presents the capabilities of the seismic and GPR spatial imaging using the innovative Seismobile system. The presented experimental surveys simulated the measurement of the Seismobile system, with the help of four landstreamer lines and GPR antenna. The methodology of acquisition, processing and interpretation of seismic and GPR measurements was broadly described. Settings of seismic acquisition methodology were selected in terms of three techniques: refraction profiling, MASW profiling and reflection profiling. GPR measurements were performed with 250 MHz and 100 MHz antennas. 3D seismic and GPR image was taken for a 6 m x 46 m area and consisted of the P-wave and S-wave velocity fields and two 3D radarograms for 250 MHz and 100 MHz antennas. Significant seismic and GPR horizons were correlated with geological data from boreholes, drilled in the research area. The roof of harder layer of gravel and sandy loam is explicitly marked at the depth of approximately 12 m on the 3D seismic and GPR images. Other borders are marked less clearly. The most interesting results were obtained from refraction profiling and GPR profiling using 100 MHz antenna. In the paper the authors show that conducting measurements with one line of the landstreamer is also possible to obtain interesting results. In that case, the obtained two-dimensional image is more reliable for less complicated geological and engineering conditions.

8

Charakterystyczne cechy radarogramów w badaniach georadarowych górotworu wokół podziemnego wyrobiska górniczego

Pilecki Z., Harba P., Krawiec K., Czarny R., Chamarczuk M., Pilecka E., Łątka T.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 5

86--96

PL

Metoda georadarowa coraz częściej znajduje zastosowanie w badaniach jakości górotworu wokół podziemnych wyrobisk górniczych. Do podstawowych zadań badawczych należy lokalizacja pustek i stref rozluźnień, jak również większych spękań, uskoków i innych stref osłabienia. Uzyskanie użytecznych radarogramów jest trudne ze względu na wpływ wielu czynników pochodzenia górniczego zakłócających pomiar oraz względnie silne efekty fal wielokrotnych i rewerberacji. W pracy podjęto próbę sklasyfikowania refleksów na radarogramach z pomiarów GPR w podziemnych wyrobiskach górniczych. Podzielono charakterystyczne efekty na dwie grupy pochodzące od granic obiektów górniczych np.: powierzchni wyrobisk, elementów obudowy i wyposażenia wyrobisk itp. oraz od granic naturalnych o wyraźnym kontraście właściwości elektromagnetycznych, np.: pustek i stref rozluźnień, granic litologicznych, większych spękań, uskoków itp. W pracy przedstawiono przykłady takich radarogramów zarejestrowanych w badaniach wykonanych antenami 250 MHz i 100 MHz w wyrobiskach dołowych w różnych warunkach geologicznych. W podsumowaniu sformułowano uwagi dotyczące prowadzenia badań GPR w wyrobiskach górniczych w sposób możliwie efektywny.

EN

Ground Penetrating Radar (GPR) is more and more often used to determine the quality of rock-mass around underground excavations. The main purposes of using GPR underground are localization of voids and looseness zones, as well as greater discontinuities and other weak zones. High quality radarograms are hard to obtain due to influence of factors of mining origin and relatively strong effects of multi-reflected waves and reverberations. In the article various types of GPR signal reflections were identified and classified. Characteristic effects visible on radarograms were divided into two groups. First group consists of reflections from mining objects like excavation surfaces, support elements and underground infrastructures. Second group consists of reflections from natural borders of distinct contrast of electromagnetic properties like voids and looseness zones, greater fractures, faults, lithological borders and others. The article presents examples of radarograms registered in underground excavations by antennas with central frequencies 250 MHz and 100 MHz in many different geological conditions. In conclusions, remarks for effective use of GPR method in underground excavations were formulated.

9

Zalety i ograniczenia otworowej metody georadarowej w badaniach geoinżynierskich

Łątka T., Pilecki Z.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 89

19--31

PL

Otworowa metoda georadarowa BGPR należy do grupy metod falowych. Technika pomiaru BGPR jest bardzo podobna do techniki sejsmicznego profilowania refleksyjnego. Stosowane procedury przetwarzania i interpretacji danych pomiarowych są również bardzo zbliżone do procedur sejsmiki refleksyjnej. Otworowa metoda georadarowa jest użyteczna w badaniu budowy i właściwości ośrodka geologicznego, a zwłaszcza sprawdza się przy identyfikacji zaburzeń geologiczno-tektonicznych, lokalizacji pustek i stref rozluźnień różnego pochodzenia, lokalizacji podziemnych obiektów infrastruktury budowlanej oraz innych obiektów, rozpoznania zawodnienia ośrodka oraz przepływu zanieczyszczeń w ośrodku geologicznym lub kontroli stateczności obiektów geoinżynierskich. Praca ma charakter przeglądowy. W artykule scharakteryzowano zakres dotychczasowych zastosowań otworowej metody georadarowej w zagadnieniach geoinżynierskich. Podkreślono podstawowe zasady metodyki badań w ośrodku geologicznym. Opisano przykład georadaru otworowego produkcji Mala GeoScience AB (Szwecja). W szerszym ujęciu omówione zostały zalety i ograniczenia BGPR. Wyróżniono ograniczenia o charakterze pomiarowym oraz interpretacyjnym. W podsumowaniu podkreślono nowe możliwości rozwoju BGPR.

EN

The Borehole Ground Penetrating Radar (BGPR) method belongs to the wave methods. The measuring technique of this method is very similar to the seismic reflection profiling technique. Processing and interpretation of the radar data are also very similar to the procedures for the seismic reflection method. The BGPR method is useful in the measurements of structure and properties of the geological medium, and it is especially suited for the identification of geological and tectonic dislocations, for the location and detection of voids or fracture zones of different origin, for the location of underground building infrastructure and other facilities, for the identification of watered ground and the flow of pollutants in the geological medium, or for stability control of geo-engineering objects. This paper presents a review of selected issues regarding the BGPR method. In the paper, the authors described the range of existing applications in geo-engineering of the BGPR method. The basic principles of the research methodology in the geological medium were emphasized. Example of BGPR equipment made by Mala Geoscience AB (Sweden) was also described. More broadly, the advantages and limitations of the BGPR method were discussed. The autos introduced a division of limitations for measurement and interpretation. The new opportunities for the BGPR method were emphasized in the summary.

10

Wstępne wyniki badania budowy i właściwości osuwiska metodą interferometrii sejsmicznej z wykorzystaniem wysokoczęstotliwościowego szumu sejsmicznego

Pilecki Z., Harba P.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 89

63--75

PL

Interferometria sejsmiczna jest metodą pozwalającą na wykorzystanie szumu sejsmicznego w interpretacji obrazu sejsmicznego ośrodka geologicznego. Autorzy podjęli się zadania przetestowania możliwości zastosowania tej metody do analizy budowy i właściwości osuwiska, które typowo od strony badań sejsmicznych jest realizowane za pomocą sejsmicznego profilowania refrakcyjnego i wielokanałowej analizy fal powierzchniowych MASW. Osuwisko Just-Tęgoborze jest aktywnym osuwiskiem, które bezpośrednio zagraża zarówno budynkom mieszkalno-gospodarczym, jak i infrastrukturze drogowej. Droga przebiegająca przez teren osuwiska jest drogą krajową nr 75 o dużym natężeniu ruchu kołowego. W wyniku działania ruchów osuwiskowych ulega ona ciągłemu niszczeniu i istnieje zagrożenie ograniczenia jej przejezdności w przypadku osunięcia się dużej objętości mas skalno-gruntowych. Przez fragment osuwiska, przez który przebiega droga krajowa, przeprowadzono badania sejsmiczne innowacyjną metodą interferometrii sejsmicznej w celu rozpoznania ośrodka geologicznego. Pomiary metodą interferometrii sejsmicznej zostały przeprowadzone w wersji pasywnej, w której rejestrowano szum sejsmiczny pochodzący od przejeżdżających pojazdów za pomocą sejsmometrów Güralp CMG-6TD. Zapisy amplitudy pionowej składowej prędkości drgań sejsmicznych zostały poddane procedurom przetwarzania i interpretacji, w wyniku których otrzymano przekrój sejsmiczny pola prędkości fali poprzecznej. Głębokość rozpoznania ośrodka geologicznego wyniosła około 25 metrów. W wyniku analizy otrzymanego przekroju sejsmicznego i odniesienia wyników do przekroju geologiczno-inżynierskiego badanego rejonu, wydzielono trzy warstwy sejsmiczne o różnych zakresach prędkości fali poprzecznej. Warstwy leżące najbliżej powierzchni terenu o najmniejszych wartościach prędkości fali poprzecznej, można korelować z czwartorzędowymi utworami koluwialnymi gliniastymi i skalno-zwietrzelinowymi. W środkowej części profilu, w warstwie najbliżej powierzchni, zaobserwowano strefę o obniżonych wartościach prędkości fali poprzecznej, co najprawdopodobniej jest związane z wysokim zawodnieniem gruntu obserwowanym na powierzchni terenu w tej części profilu badawczego. Granica sejsmiczna z warstwą o największych prędkościach fali poprzecznej znajduje się na głębokości 10-15 metrów. Warstwa ta została skorelowana z mniej zwietrzałymi utworami fliszowymi podłoża osuwiska. Strop tej warstwy może być jedną z powierzchni poślizgu osuwiska. Planowana jest kontynuacja badań w celu śledzenia zmian w ośrodku geologicznym i czasoprzestrzennej oceny ruchu osuwiskowego.

EN

Seismic interferometry is a method in which seismic noise can be used for interpretations of seismic images of geological media. The authors made an attempt to test the possible application of the method in the investigation of structure and properties of a landslide, within seismic studies standardly examined with refraction seismic profiling and a multichannel analysis of surface wave (MASW). The active landslide of Just-Tęgoborze directly threatens both residential and farm buildings and transport infrastructure. The landslide area covers the intensive traffic state road No. 75, constantly damaged by landslide movements and threatened with overload in the event of sliding of rock and soil masses in great volumes. The part of the landslide overlapping the state road was subjected to seismic studies aiming to examine the geological medium with the innovative method of seismic interferometry. In the taken passive measurements, seismic noise produced by the passing vehicles was recorded by the Güralp CMG-6TD seismometers. The obtained amplitudes of the vertical component of seismic vibrations velocity were processed and interpreted. As a result, a seismic cross-section of the shear wave velocity field was developed. A geological medium was explored to the depth of ca. 25 m. The seismic cross-section was analyzed and compared with the geological-engineering cross-section of the investigated area and three seismic layers of different shear wave velocity ranges, were distinguished. The layers closest to the ground surface, showing the lowest shear wave velocities, can be correlated with colluvial loamy and rock-weathering Quaternary deposits. The topmost layer of the middle part of profile includes a zone of small values of shear wave velocities, most likely resulting from high water accumulation on the ground surface of this part of the studied cross-section. The seismic boundary with the layer of highest values of shear wave velocities runs at the depth of 10-15 m. This layer was correlated with the less weathered flysch deposits of the landslide basement. The top of the layer is likely to form one of the slide surfaces in the landslide. In order to monitor changes in the geological medium and provide further temporal and spatial assessment of landslide movements, the studies are planned to be continued.

11

Porównanie parametrów częstotliwościowo-amplitudowych sejsmicznych źródeł mechanicznych

Pilecki Z., Chamarczuk M., Kubańska A., Isakow Z., Czarny R., Krawiec K., Pilecka E., Sierodzki P.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 89

33--50

PL

Pomiary sejsmiczne w zastosowaniach do celów inżynierskich można prowadzić z wykorzystaniem różnych źródeł sejsmicznych. Wybór odpowiedniego źródła jest jednym z czynników przy projektowaniu pomiarów, który decyduje o zasięgu głębokościowym badań i rozdzielczości wynikowego obrazu sejsmicznego. Efektywność danego źródła sejsmicznego zależy nie tylko od parametrów technicznych samego źródła, ale także właściwości badanego ośrodka geologicznego, parametrów rejestracji oraz sposobu przetwarzania i interpretacji danych sejsmicznych. W pracy przedstawiono wyniki badań sejsmicznych, mające na celu porównanie parametrów różnych źródeł sejsmicznych w identycznych warunkach pomiarowych na terenie Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG w Katowicach. Porównano dwa sejsmiczne źródła mechaniczne: młot o masie 4 kg oraz kafar zasilany elektrycznie o masie uderzającej 100 kg. Rejestracje wykonano z użyciem 3-składowych geofonów o częstotliwości własnej 4,5 Hz. W wyniku pomiarów uzyskano rejestracje składowych Z, Xi Y prędkości drgań dla 1, 3 oraz sześciokrotnego składania udaru młotem i kafarem. Wykonano obliczenia parametrów amplitudowo-częstotliwościowych zastosowanych źródeł sejsmicznych takich jak: maksymalna amplituda składowych i wypadkowa maksymalnej amplitudy prędkości drgań, tłumienie amplitudy, energia sygnału, zakres częstotliwościowy głównej energii sejsmicznej, częstotliwości dominujące. Obliczone parametry amplitudowo-częstotliwościowe wskazały na kafar jako źródło sejsmiczne pozwalające uzyskać korzystniejsze wyniki w związku z większym zasięgiem głębokościowym, łatwiejszym przetwarzaniem interpretacją danych sejsmicznych oraz korzystniejszej rozdzielczości obrazów wynikowych. Natomiast podkreślono, że użycie młota w zadaniach niewymagających większego zasięgu głębokościowego jest jak najbardziej korzystne, gdyż efekt uzyskany przy kilkunastokrotnym składaniu sygnału jest zbliżony do użycia kafaru.

EN

A variety of seismic sources has been developed for use in seismic method for engineering purposes. The choice of an appropriate energy source is one of the parameters used in designing the seismic acquisition survey, that choice determines the maximum depth range and seismic resolution. The effectivity of the seismic source depends not only on the source parameters itself, but also upon the environmental conditions, recording parameters and the interpretation of the seismic data. These factors affect the amplitude and spectral content of the seismic wave propagating in subsurface. This paper presents the results of the seismic survey comparing different sources parameters under identical survey conditions at a single site in Institute of Innovative Technologies EMAG, Katowice. We compared two mechanical seismic sources: 4-kg sledgehammer and an electrically operated weight-drop of impact mass 100 kg. The survey was conducted with 3-component geophones of a natural frequency of 4.5 Hz. As a result of the survey, we acquired Z, X and Y component vibration velocity records for 1, 3 and 6 stacking numbers for both the sledgehammer and weight-drop. The following amplitude-frequency parameters were calculated: maximum amplitude for 3 components and net velocity value, amplitude damping, signal energy, main seismic energy frequency range and dominant frequencies. The calculated parameters showed that weight drop is the source capable of generating records of better quality due to the larger depth range, easier processing and interpretation of seismic records and a higher resolution of the output results. However, it was pointed out that use of the sledgehammer in surveys with no need of a larger bigger depth range, is by far more profitable, as the outcome of multifold stacking number with sledgehammer is similar to that of the weight-drop.

12

Rozpoznanie stref zagrożenia gazogeodynamicznego metodą tomografii sejsmicznej na przykładzie pola XXVIII/1 w ZG Rudna

Pilecki Z., Laskowski M., Porębski K., Pilecka E., Jach D., Czarny R., Wróbel J., Piasecki P., Krawiec K., Koziarz E., Harba P.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2015

|

nr 4

109--120

PL

Badania miały na celu rozpoznanie właściwości górotworu w aspekcie występowania anomalii sejsmicznych, mających związek ze zjawiskami gazogeodynamicznymi w rejonie pola XXVIII/1 w ZG „Rudna”. Badania były ukierunkowane na rozpoznanie właściwości warstwy dolomitu w stropie wyrobisk górniczych. Zostały one przeprowadzone w rejonach o kilkusetmetrowych wymiarach, z wykorzystaniem 96 czujników, specjalnie rozmieszczonych i zainstalowanych oraz kilkudziesięciu otworów strzałowych, w których odpalano 100-300 g ładunek MW. W wyniku badań obliczono i opracowano mapy izolinii zmian parametrów sejsmicznych. Posłużyły one do sformułowania wniosków odnośnie do zmian właściwości górotworu oraz do zaprojektowania i wykonania otworów kontrolnych. Wyniki badań można również wykorzystać przy prowadzeniu robót przygotowawczych i eksploatacyj-nych w polu XXVIII/1.

EN

The study aimed to identify the properties of the rock mass in terms of seismic anomalies relevant to the recognition of gaso-geodynamic threat zones in the area of XXVIII/1 field in the Rudna copper ore mine. The research was carried out in dolomite layer in the roof of the mine workings. This was done in areas with several hundreds meters dimension, using 96 geophones, especially arranged and installed, and several tens of blast holes, which were fired 100-300 grams of explosives. In the result, maps of seismic parameters' changes were calculated and performed. These were used to formulate conclusions about changes in the properties of the rock mass and for the design and construction of control boreholes. The test results can also be used to carry out preparatory and exploitation works in the XVIII/1 field in Rudna copper ore mine.

13

Numeryczna analiza stateczności skarp i zboczy z wykorzystaniem metody zbiorów losowych

Pilecki Z., Stanisz J., Krawiec K., Woźniak H., Pilecka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2014

|

nr 86

5--17

PL

W artykule omówiono zagadnienie dotyczące poprawy wiarygodności analizy stateczności skarp i zboczy w wyniku zastosowania metody zbiorów losowych w doborze parametrów fizyczno-mechanicznych. W praktyce inżynierskiej do analiz stateczności skarp i zboczy, przyjmuje się uśrednione wartości parametrów lub wartości najbardziej niekorzystne. Rozwiązanie takie nie jest korzystne, gdyż może prowadzić do niewłaściwego zaprojektowania konstrukcji zabezpieczenia osuwiska. Naturalna zmienność parametrów charakteryzujących ośrodek geologiczny, a zwłaszcza utworów fliszowych, oraz błędy ich oznaczenia, wskazują na potrzebę analizy zakresów ich wartości. Umożliwia to metoda zbiorów losowych, coraz szerzej wykorzystywana w rozwiązywaniu zadań geoinżynierskich. W artykule scharakteryzowano podstawy teoretyczne metody zbiorów losowych. Opracowano algorytm obliczeniowy z uwzględnieniem numerycznej analizy stateczności metodą różnic skończonych. Przedstawiono przykład analizy stateczności zbocza zbudowanego z utworów fliszu karpackiego, położonego w pobliżu zbiornika Świnna Poręba. Otrzymane wyniki różnią się od wyników obliczeń bazujących na parametrach średnich i wskazują na ich większą przydatność dla konstruktora budowlanego. W podsumowaniu podkreślono zalety i ograniczenia numerycznej analizy stateczności z wykorzystaniem metody zbiorów losowych.

EN

The article concerns improving the reliability of slope stability analysis using Random Set Theory to select the geotechnical properties. In engineering practice, when analyzing slope stability the average values or the most unfavorable parameters are assumed. Such a solution, however, is not preferred because it can lead to the design of improper protection measures against slopes. The natural variability of the parameters characterizing the geological medium, especially flysch, and the errors in their determination, indicate the need to analyze the ranges of their values. The method of Random Set Theory, increasingly used in geoengineering, makes it possible to solve that problem. This article describes the theoretical basis of Random Set Theory. It details the calculation algorithm, which incorporates numerical stability analysis based on the Finite Differences Method. Also presented is an example of stability analysis for a slope in flysch formations located near a lake in Swinna Poreba. It shows different results obtained when compared to standard calculations, and data more useful for construction engineers. In summary, the article highlights the advantages and limitations of numerical stability analysis with the use of Random Set Theory.

14

Źródła drgań w sejsmice inżynierskiej

Pilecki Z., Harba P., Czarny R., Cielesta S., Pszonka J.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

22--31

PL

Źródła drgań służą do wyzwalania energii sejsmicznej w postaci fali sejsmicznej, która jest następnie rejestrowana przez czujniki drgań. W zastosowaniach inżynierskich korzysta się ze źródeł aktywnych i pasywnych. Spośród źródeł aktywnych najbardziej rozpowszechnione jest użycie młota, kafara, materiałów wybuchowych oraz wibratorów. W zależności od rodzaju projektowanych badań sejsmicznych wybierane jest źródło dające oczekiwany zasięg głębokościowy o odpowiedniej rozdzielczości sejsmogramu. Materiały wybuchowe generują największą energią sejsmiczną w szerokim paśmie częstotliwości spośród przedstawionych w artykule źródeł sejsmicznych. Udar młotem jest najbardziej rozpowszechniony w zastosowaniach inżynierskich. Źródłami pasywnymi w sejsmice inżynierskiej są głównie drgania spowodowane przejeżdżającymi samochodami, pracą maszyn lub człowieka. W artykule szerzej omówiono niektóre aktywne źródła sejsmiczne wytwarzane przez światowych producentów, które mogą mieć zastosowanie w badaniach inżynierskich. Porównano parametry techniczne wybranych kafarów oraz wibratorów sejsmicznych. Sformułowano kryteria wyboru właściwego źródła w badaniach sejsmicznych.

EN

Vibration sources are used to generate seismic energy in the form of seismic wave which is recorded by vibration sensors. Active and passive seismic sources are applied in seismic engineering. Sledgehammers, weight-drops, explosives and vibrators are the most commonly-used among active ones. They are easy to operate and transport. Depending on the geological engineering task the appropriate energy-efficient seismic source with expected penetration depth and resolution is being chosen. Explosives have the highest generated seismic energy in broadband frequency among seismic sources presented in this paper. However, they produce permanent destructions of the tested geological medium so that they are banned in urban areas. Vibrations generated by passive seismic sources used in seismic engineering are mainly produced by heavy vehicles, working machinery and human activities. This paper presents and describes the selected active seismic sources of the world´s leading geophysical companies applied in seismic engineering. A comparison of technical parameters of the selected weigth drops and seismic vibrators was devised. Finally, criteria for selecting the appropriate seismic source were formulated.

15

Strimery w sejsmice inżynierskiej

Pilecki Z., Harba P., Laszczak M., Adamczyk A., Cielesta S.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

32--38

PL

W artykule przedstawiono przegląd strimerów sejsmicznych wykorzystywanych w badaniach sejsmiki inżynierskiej. Znajdują one zastosowanie przede wszystkim w badaniach podłoża gruntowego szlaków komunikacyjnych. Pomiary takimi urządzeniami można również wykonywać w innych celach badawczych, lecz w warunkach terenowych o płaskim lub słabo zmiennym ukształtowaniu. Obecnie strimery sejsmiczne używane są w warunkach, gdzie długość i liczba profili pomiarowych zmuszają do wielokrotnego rozstawiania i składania sprzętu sejsmicznego. Autorzy definiują pojęcie strimera sejsmicznego. Opracowano klasyfikacje ze względu na rodzaje konstrukcji i sposoby mocowania czujników w strimerach. Scharakteryzowano i zilustrowano zasadę działania oraz opisano obecne stadium i kierunek rozwoju technologii strimerów. Przedstawione zostały możliwe konfiguracje strimerów sejsmicznych wraz z pojazdami ciągnącymi i źródłami sejsmicznymi wykorzystywanymi w pomiarach. Zaprezentowano przykłady strimerów sejsmicznych stosowanych w sejsmice inżynierskiej, ze szczegółowymi ich opisami. Dokonano porównania konstrukcji wybranych strimerów sejsmicznych.

EN

This paper presents a detailed overview of land streamers used in seismic engineering. They are commonly implemented in ground reconnaissance along communication routes. Other surveys can be also carried out with this systems, nevertheless field condition should be flat or moderately unchangeable. Nowadays land streamers are used when length and number of seismic profiles force us to make several changes in classical system set-up. Authors defined the term of land streamer. Classification is made due to construction and sensor handle. Characterization and illustration of land streamer principle of operation has been presented. Current direction of technical development was described. The authors presented possible configurations with different towing vehicles and seismic sources. Exemplary land streamers used in industry has been presented with a detailed description. Constructions of selected land streamers have been compered.

16

Projekt LOFRES – sejsmika pasywna LFS z wykorzystaniem szumu sejsmicznego

Pilecki Z., Isakow Z.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

69--73

PL

W artykule omówiono założenia metodyczne systemu LOFRES do pomiaru metodą niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej. System ten służy do badania budowy i właściwości przypowierzchniowych warstw ośrodka geologicznego z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Badania są wykonywane za pomocą dwóch metod: sondowania mikrosejsmicznego i interferometrii sejsmicznej. W artykule przedstawiono ich podstawy metodyczne oraz algorytmy przetwarzania i interpretacji danych sejsmicznych. Przedstawiono również przykłady wyników badań. W podsumowaniu wskazano na zalety i ograniczenia sejsmiki pasywnej. Podkreślono większe znaczenie metody interferometrii sejsmicznej w rozwiązywaniu zagadnień w geoinżynierii.

EN

This paper presents the methodological assumptions of the system LOFRES adapted for the low frequency passive seismicity. This system is used to study the structure and properties of subsurface layers of geological medium by seismic noise. The system uses two methods: microseismic sounding and seismic interferometry. The paper describes the methodological basis and the algorithms of processing and interpretation of seismic data. It also presents examples of research results. The summary points to the advantages and limitations of the passive seismics. Greater importance of seismic interferometry methods in solving problems of geoengineering was highlighted.

17

Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej

Isakow Z., Pilecki Z., Sierodzki P.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

92--96

PL

W artykule przedstawiono system LOFRES przeznaczony do badań metodą niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej przypowierzchniowych warstw geologicznych z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Scharakteryzowano systemy pomiarowe stosowane w polskich kopalniach przydatne do pomiarów sejsmiki pasywnej. Opisano budowę i działanie systemu LOFRES. Przedstawiono parametry techniczne i testy zastosowanych sejsmometrów Podkreślono pozytywne wyniki testów modelowego systemu. Omówiono przewidywane sposoby wykorzystania systemu.

EN

This paper presents an innovative LOFRES system, designed for research of subsurface geological strata, using the method of low frequency passive seismics based on seismic noise registration. Measurement systems used in Polish mines useful for passive seismic measurements have been characterized. The construction and operation of the LOFRES system have been also described. Specification and tests of the applied seismometers were presented. Positive results of the tests of a model system were highlighted. Potential applications of the system were discussed.

18

Możliwości wykorzystania interferometrii sejsmicznej w górnictwie

Marcak H., Pilecki Z., Isakow Z., Czarny R.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

74--83

PL

Metoda interferometrii sejsmicznej znalazła zastosowanie w zagadnieniach rozpoznawania budowy geologicznej głębokiego podłoża i w sejsmice poszukiwawczej do odwzorowania budowy ośrodka. Istnieje również możliwość wykorzystania tej metody dla potrzeb górniczych. W części wstępnej przedstawiono podstawy matematyczne i fizyczne metody interferometrii sejsmicznej. Następnie omówiono możliwości wykorzystania tej metody w rozwiązywaniu problemów geologiczno-górniczych. Scharakteryzowano rodzaje zjawisk sejsmicznych, występujących na terenach górniczych, możliwych do wykorzystania w interferometrii sejsmicznej. Omówiono przykłady sytuacji geologiczno-górniczych, w których metoda interferometrii sejsmicznej może dostarczyć wartościowej informacji.

XX

Seismic interferometry method has been used to identify the deep geological structure of the ground and seismic exploration for mapping the structure medium. It is also possible to use this method for mining purposes. In the introductory part we present the mathematical foundations and physical methods of seismic interferometry. It then discusses the possibility of using this method in solving geological-mining tasks. Seismic phenomena occurring in mining areas and suitable for application in seismic interferometry have been described. Examples of geological and mining situation in which seismic interferometry method can provide valuable information have been presented.

19

Geofony w sejsmice inżynierskiej

Pilecki Z., Harba P., Adamczyk A., Krawiec K., Pilecka E.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

12--21

PL

W sejsmice inżynierskiej czujniki służą jako rejestratory drgań mechanicznych ośrodka geologicznego. W pracy przedstawiono ich klasyfikację. Do najbardziej powszechnych należą geofony, które stosuje się do badań geologiczno-inżynierskich, hydrogeologicznych, geotechnicznych, geomechanicznych oraz w górnictwie. Prawidłowy dobór ich parametrów technicznych ma znaczący wpływ na jakość uzyskanych danych oraz rozdzielczość metody. Najważniejszymi parametrami, które należy wziąć po uwagę to: częstotliwość własna, czułość, tłumienie, zniekształcenia harmoniczne i oporność cewki. Bardzo istotny jest również sposób przytwierdzenia geofonu do podłoża, ponieważ może on znacząco wpływać na odpowiedź impulsową układu pomiarowego. Światowi producenci geofonów oferują szeroki zakres urządzeń o różnych wartościach parametrów technicznych do jak najlepszej akwizycji danych w konkretnych zastosowaniach sejsmicznych. Dodatkowo, nowoczesne geofony trójskładowe mogą rejestrować jednocześnie w trzech kierunkach, co ułatwia identyfikację fal sejsmicznych i opis pola falowego. W artykule dokonano możliwie szerokiego przeglądu podstawowych parametrów technicznych geofonów czołowych producentów na świecie. Sformułowano kryteria doboru geofonów do badań sejsmicznych.

EN

Sensors are used in seismic engineering to record mechanical oscillations of geological medium. This paper presents a classification of the applied detectors. The most common are geophones which used in geological engineering, hydrogeology, geotechnical engineering and mining. Proper choice of the geophone technical parameters is essential for the obtained data quality and seismic resolution. The most important parameters are natural frequency, sensitivity, damping, harmonic distortion and coil resistivity. Geophone coupling to the ground is crucial because of its great impact on impulse response. The global producers of geophones offer a wide range of devices with different technical parameters in order to obtain the best seismic acquisition. Moreover, the newest three-component geophones record in three dimensions simultaneously. It simplifies wave identification and characterization of the wave field. This paper presents a possibly wide overview of geophone basic technical parameters produced by the leading geophysical companies worldwide. Criteria of their selection were formulated as well.

20

Wpływ gruntów nasypowych na powstanie i rozwój osuwiska

Kaczmarczyk R., Olek B., Stanisz J., Woźniak H., Pilecki Z.

Przegląd Geologiczny

|

2014

|

Vol. 62, nr 10/2

594--600

EN

On the basis of research and performed numerical stability analysis of two landslides, authors present issue of mass movement activated as a result of dump soils formation.The problem disscussed concern of dump soils used to build uncontrollable embankments, compensating ground surface or activate mass movement on relatively stabilized landslides according to improper liquidation by application dump soils. Significant reasons for landslides development in such conditions are instability of the soil structure, dump soil properties variability and a high sensitivity to external influences, in particular changes in moisture.