Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of specimens size on the deformational properties of high-performance concretes

Wałach D., Szumiński A., Dybeł P.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 1

327-336

EN

Due to the wide prospects of use and varied capabilities of high-performance concrete (HPC), both in civil and underground construction, and to the use of numeric calculations in the designing process, are necessary to determine the exact deformational properties of the HPC. The stress-strain relations in concrete are of great significance in the design process and the method of determination depends on many factors, such as: the rate of stress, number of load cycles, the age of concrete since the moment of its production, load duration, temperature and environment humidity changes. Another significant factor seem to be the size of the specimens, used to determine the said relations. This specification is of particular concern in regards to HPC which, due to its modified formula, may behave in a different way to regular concretes. This study presents the results of tests conducted on cylindrical specimens of high-performance concrete, in a uniaxial stress state. Specimens subjected to the tests were of significantly differing dimensions, however all shared the same aspect ratio (height/diameter). Based on the research conducted, one determined the influence of specimen size on the obtained values of modulus of elasticity. The comparison was made both for the tangent as well as the secant modulus of elasticity.

PL

Ze względu na coraz szersze możliwości stosowania betonu wysokowartościowego zarówno w budownictwie naziemnym jak i podziemnym, oraz wykorzystanie w procesie projektowania obliczeń numerycznych, celowym wydaje się dokładne określenie własności odkształceniowych omawianego betonu. Związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w betonie mają bardzo istotne znaczenie w procesie projektowania, a sposób ich określania zależy od wielu czynników. Jednym ze znaczących czynników jest wielkość badanych próbek. Uwaga ta dotyczy szczególnie betonów wysokowartościowych, które ze względu na zmodyfikowaną recepturę wskazują na odmienne kształtowanie się związków pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w stosunku do betonów zwykłych. W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na próbkach walcowych wykonanych z betonu wysokowartościowego będących w jednoosiowym stanie naprężenia. Badaniu poddano próbki o znacząco różnych wymiarach ale o tej samej smukłości. Na podstawie wykonanych badań określono wpływ wielkości próbek na uzyskane wartości współczynnika sprężystości. Porównania dokonano zarówno dla początkowego stycznego współczynnika sprężystości jak i dla modułu siecznego.

2

Permeability and deformation characteristics of Shirahama sandstone under a general stress state

Takahashi M.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 3

355-369

EN

In this paper, results of experimental studies on the dependence between the permeability and the deformation mode of Shirahama sandstone subjected to an axi-symmetric triaxial compressive stress state and a true triaxial compressive stress state are presented. Under conventional triaxial compression conditions, in the brittle faulting regime, permeability decreases with increasing axial strain until the onset of dilatancy when it increases significantly with ongoing axial strain. For specimens subjected to effective confining pressures of less than 10 MPa, the final permeability is greater than the initial value; by contrast, in both the brittle-ductile transition and ductile regimes the permeability following the onset of dilatancy increases only slightly. Deformed and failed specimens show a final value of permeability that is lower than the initial pre-deformation value. Whether shear displacement exerts a significant control on the permeability of faults in rock masses is a major topic of concern in the fields of engineering and earth sciences. To c1arify the relation between permeability and the internal structure of a rock sample, the three principal strains and permeability along the intermediate principal stress direction were measured during deformation as a function of the three principal stresses. The specimen was deformed under a true triaxial compression stress state in which the intermediate principal stress was different to the minimum and maximum principal stress.

PL

W artykule przedstawione są wyniki badań nad zależnością pomiędzy przepuszczalnością a charakterem deformowania się próbek piaskowca Shirahama w warunkach osiowo-symetrycznego i asymetrycznego (prawdziwie trójosiowego) stanu naprężeń ściskających. Mioceński piaskowiec Shirahama pochodzi z półwyspu Kii na wyspie Honsiu w środkowej Japonii. Jest to skała zbudowana głównie z ziaren kwarcu (44,23%) i okruchów skał (46,41%). Wielkość ziaren kwarcu wynosi średnio ok. 0,15 mm. W piaskowcu dominują pustki o wielkości l [...]; całkowita porowatość skały wynosi ok. 13% (rys. 1). Badania nad przepuszczalnością piaskowca Shirahama w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania przy różnych ciśnieniach okólnych zostały przeprowadzone za pomocą aparatury przedstawionej na rysunku 2. Badane były próbki walcowe o średnicy 30 mm i wysokości 60 mm. Przy niskich ciśnieniach okólnych próbki skały doznawały dylatancji i pękały ścięciowo w stadium pokrytycznym. W warunkach wysokich ciśnień skała zachowywała się ciągliwie, a odkształcenie objętościowe i zmiany objętości porów wskazywały na stałą, trwałą kompakcję materiału skalnego podczas próby na ściskanie (rys. 4). Należy jednak dodać, że wyniki pomiarów porowatości całkowitej wykonanych za pomocą porozymetru rtęciowego pokazały, że porowatość rośnie ze wzrostem ciśnienia okólnego (rys. 5). Odkrycie to potwierdzone zostało pomiarami powierzchni właściwej przestrzeni porowej skały wykonanymi za pomocą metody BET (rys. 6). Wynika stąd, że im większa głębokość w górotworze, tym większa porowatość towarzyszy odkształceniom niesprężystym. A więc w warunkach dużych ciśnień na dużych głębokościach i wysokiego naprężenia dewiatorowego skały mają wysoką zdolność do magazynowania płynów (zdolność zbiornikową). Próby na tzw. prawdziwe trójosiowe ściskanie próbek piaskowca Shirahama przeprowadzono w celu zbadania przepuszczalności materiału skalnego w kierunku równoległym do pośredniego naprężenia głównego. W aparacie trójosiowym Koidego i Takahashiego, którego fragment pokazany jest na rysunku 7, badano próbki prostopadłościenne o wymiarach 34 mm x 34 mm x 70 mm. Przepuszczalność mierzona była w sposób ciągły podczas całego procesu deformowania się próbki skalnej: od stadium odkształceń sprężystych, poprzez stadium odkształceń plastycznych, aż do stadium poślizgu na ściankach ostatecznego makropęknięcia. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że przemieszczeniom stycznym wzdłuż płaszczymy makropęknięcia ścięciowego (uskoku) w próbce nie towarzyszą istotne zmiany przepuszczalności (rys. 8 i 9).

3

Methodology of testing the strength and deformational properties of rocks from LGOM mines under triaxial stress conditions

Lis J., Kijewski P.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 3

331-354

EN

The paper presents the laboratory equipment used in triaxial tests carried out at the Rock Mechanics Laboratory of the Mining Department, the KGHM CUPRUM Ltd Research & Development Centre. The equipment for triaxial tests at confining pressures of up to 250 MPa which allows for the determination of the strength and deformational properties of rocks is described. Using the results of the tests, the criteria for rock failure under compression, shear, tension and bending were determined. An attempt to monitor the propagation of cracks in rocks under hydrostatic pressure up to 60 MPa was also undertaken.

PL

W artykule przedstawiono wyposażenie pomiarowo-badawcze stosowane w trójosiowych badaniach skał prowadzonych w Pracowni Mechaniki Skał, Laboratorium Górnictwa i Mechaniki Górotworu KGHM CUPRUM. Badania te rozpoczęto w 1970 roku dla potrzeb budowy kopalń rud miedzi w nowo odkrytym złożu w obszarze monokliny przedsudeckiej. Badania są wykonywane w pełnym profilu górniczym, obejmującym skały złożowe i skały w najbliższym otoczeniu złoża (strop, spąg). Zakres prowadzonych badań w warunkach trójosiowego stanu naprężeń obejmował: określenie wytrzymałościowych i odkształceniowych własności skał przy ściskaniu, ścinaniu, rozciąganiu i zginaniu w warunkach wszechstronnego ciśnienia; wyznaczenie charakterystyk mechanicznych skał i określenie stałych sprężystości; określenie wytrzymałości skał w złożonym stanie naprężenia, w którym składowe tego stanu mają różne wartości i znaki; opracowanie, na podstawie wyników badań trójosiowych, warunków kruchego zniszczenia skał; badania nad rozprzestrzenianiem się szczelin w materiale skalnym poddanym działaniu wszechstronnego ciśnienia. Badania wytrzymałości i deformacji skał w warunkach trójosiowego stanu naprężenia realizowane są według dwóch wariantów: I. [...] (wg tzw. schematu Karmana), tj. warunek, w którym na jednoosiowy stan naprężenia nakłada się hydrostatyczny stan ciśnień. 2. [...]- warunek złożonego stanu naprężeń, w którym składowe tego stanu mają różne wartości i znaki. Dla realizacji przyjętego programu skonstruowano stanowisko badawcze, z prototypową aparaturą i urządzeniami, składające się z następujących elementów: układu hydraulicznego zasilającego komory ciśnieniowe; układu obciążającego z maszynami wytrzymałościowymi; aparatury z wyposażeniem pomiarowym i rejestrującym; zestawu komór badawczych (ciśnieniowych) o zróżnicowanych konstrukcjach stosownie do rodzaju prowadzonych badań. Badania skał w trójosiowym stanie naprężenia polegały na określeniu wytrzymałości badanej próbki skalnej przy minimum trzech różnych poziomach ciśnień okólnych, zależnych od wytrzymałości i zwięzłości skały. Uwzględniając zmienne właściwości skał występujących w profilu górniczym złoża rud miedzi LOOM badania prowadzone są przy następujących ciśnieniach okólnych: 5, 10, 15, i 10; 20; 30 MPa - dla skał słabych, o niskiej zwięzłości; 20, 40, 60 MPa - dla skał mocnych, zwięzłych i silnie zwięzłych. Do badań próbek skalnych przy ściskaniu służą trzy typy komór ciśnieniowych: I. komora typu M-23 własnej konstrukcji do ciśnień w zakresie 0+60 MPa (rys. 3.1); 2. komora tłoczkowa typu M-25 własnej konstrukcji do ciśnień w zakresie 0+ 120 MPa (rys. 3.2); 3. komora firmy Walter+Bai produkcji szwajcarskiej do ciśnień w zakresie 0+250 MPa (rys. 3.3). Wyniki badań wytrzymałościowych i odkształceniowych właściwości skał w trójosiowym stanie naprężeń są wykorzystywane w obliczeniach inżynierskich, przy projektowaniu obiektów górniczych oraz w modelowaniu procesów deformacji górotworu podczas prowadzenia eksploatacji złoża rud miedzi w kopalniach LGOM.