Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 7

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  dylatancja
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W artykule przedstawiono badania mające na celu określenie przebiegu procesów dylatacyjnych w podczas prób jednoosiowego i trójkierunkowego ściskania próbek walcowych z materiału ziarnistego. Symulacje przeprowadzone zostały za pomocą programów PFC2D i PFC3D pozwalających na budowę modeli z wykorzystaniem na metody elementów odrębnych. W celu opisania procesów dylatacyjnych obliczone zostały charakterystyki naprężeniowoodkształceniowe pozwalające na wyznaczenie parametrów opisujących przebieg procesów dylatacyjnych.
EN
The paper presents results of research to determine the dilatancy in the triaxial and uniaxial compression of cylindrical samples of granular material. Simulations were carried out using the PFC2D and PFC3D programs which allow to build numerical models based on discrete elements method. To describe the effect of dilatancy the stress-strain curves were generated. On the basis of course of those curves parameters describing dilatant behavior of rock samples were assigned.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych mechanicznego zachowania się sześciu rodzajów skał przy dynamicznych obciążeniach. Do badań wybrano piaskowce i mułowce z utworów karbońskich towarzyszących pokładom węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, dolomity i piaskowce szare ze złoża rud miedzi w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym oraz wapienie i piaskowce z utworów triasowych ze złoża wód termalnych w niecce podhalańskiej. W pierwszej kolejności przeprowadzono badania podstawowych parametrów fizyczno-mechanicznych, a następnie wyznaczono parametry amplitudowo-czasowej charakterystyki deformacji próbek skalnych obciążonych dynamicznie. Ustalono zdolność badanych skat do dylatancji przy nierównomierności obciążenia dzeta = sigma3/sigma-1 <0,2...03. Przedstawiono ogólne prawidłowości rozwoju dylatancji i określono podstawowe deformacyjne właściwości skał jako ośrodków dylatancyjnych. Przeprowadzono analizę zmiany energii procesów deformacji w warunkach osłabienia dylatancyjnego. Sformułowano podstawowe zależności matematyczne do oceny energochłonności procesów deformacyjnych. Wyznaczono akustyczne właściwości skał oraz podano sposób sejsmicznego rozpoznania rozwoju procesu dylatancji. Przytoczono przykłady praktycznego wykorzystania zjawiska dylatancji w górnictwie.
EN
This article presents the results of laboratory tests on the mechanical behavior of six types of rock under high dynamic loads. Selected for testing were sandstones and siltstones of Carboniferous formations associated with coal strata in the Upper Silesian Basin, dolomites and sandstones from copper ore deposits in the Legnica-Głogów Copper District, and Triassic limestones and sandstones from the deposits of thermal waters in the Podhale syncline. An examination was carried out on the basic physical and mechanical parameters, and then the parameters of the amplitude-time characteristics of the rock samples loaded dynamically. The study investigated the tendency of rocks to dilatancy under an uneven load dzeta = sigma3/sigma-1 <0.2...0.3. The overall principles of dilatancy development have been presented and the basic deformation properties of rocks as a dilatancy medium have been defined. The energy of deformation processes in conditions of dilatancy weakening has been analyzed. The basic mathematical relations for the evaluation of energy consumption of deformation processes have been formulated. Acoustic properties of rocks have been determined and a way to recognize the development process of dilatancy with the help of the seismic method has been shown. Examples of the practical use of the phenomenon of dilatancy in mining have been presented.
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).
EN
It has long been accepted that dilatancy is a phenomenon that can be treated as an important precursor of the brittle failure of rocks. Dilatancy is understood as an inelastic increase in volume during deformation under applied differential stress and is interpreted as being due to microcracking within the rock with a concomitant increase in void space. Dilatancy in rocks is of considerable practical importance since it is associated with possible premonitory signs of earthquakes, mining-induced rockbursts and mine roof collapses. The fundamentals of dilatancy in rocks are introduced at the beginning of the present paper. These are followed by a brief explanation of what the dilatancy-related precursory phenomena to brittle failure are. The introductory part is completed by a review of the studies of dilatancy under true triaxial compression conditions to-date. The main part of the paper includes a presentation of the results of true triaxial compression tests on sampies of a foliated, anisotropic crystalline schist and a Coal-Measure, medium- to coarse-grained sandstone. The main aim of the tests was to reveal the effect of, separately, confining pressure and intermediate principal stress on the volumetric deformation mode and the dilatant behaviour of rocks. Results of the experimental studies show that the effect of dilatancy is suppressed or inhibited by the intermediate principal stress. While important negative, dilatant strain corresponds to the peak differential stress under axisymmetric stress conditions, under true triaxial compression, where intermediate principal stress is much higher than the minimum stress, the rock material apparently undergoes microcracking to a much lesser extent and behaves in an increasingly brittle manner. Faulting of rock sampies in the post-peak region is much more violent and is accompanied by a strong acoustic effect associated with a release of elastic strain energy.
PL
Dylatancja - niesprężysty wzrost objętości w warunkach działania przyłożonych naprężeń różnicowych -jest zjawiskiem poprzedzającym kruche zniszczenie ośrodka skalnego, może zwiastować zbliżające się trzęsienie ziemi lub wstrząs górniczy. Pojawiając się przy naprężeniach bliskich granicy wytrzymałości dylatancja stanowi także o wielu innych obserwowanych w laboratorium i in situ efektach ostrzegawczych poprzedzających zniszczenie. Należą do nich m.in. spadek ciśnienia porowego (i towarzyszący mu efekt wzmocnienia dylatancyjnego), anomalne zmiany aktywności sejsmoakustycznej i sejsmicznej, zmiany prędkości przebiegu fal sprężystych, zmiany siły ciężkości, zmiany pola magnetycmego i elektrycmego, obniżenie poziomu wód gruntowych, wzmożona emisja radonu i innych gazów. Pionierskie badania nad efektem dylatancji w skałach, prowadzone w latach 1960-tych i 1970-tych, stymulowane były hipotezą o pierwszorzędnej roli tego efektu w mechanizmie trzęsień ziemi. Powstało kilka modeli dylatancyjnych służących objaśnieniu obserwowanych w naturze zjawisk poprzedzających kruche pękanie mas skalnych. Jednak praktyczne wykorzystanie tych modeli jest ograniczone ze względu na to, że wyniki pomiarów polowych jest bardzo trudno interpretować, szczególnie jeśli ma się do czynienia ze środowiskiem skalnym wysoce niejednorodnym i/lub anizotropowym, poddanym działaniu sił rozłożonych nierównomiernie i zmieniających się. Tak więc dalsze badania są niezbędne, żeby można było lepiej poznać właściwości odkształceniowe i zrozumieć zachowanie się skał w warunkach złożonego stanu naprężenia. Szczególnie mało wiadomo jest o dylatancji w skałach poddanych tzw. prawdziwie trójosiowemu stanowi naprężeń ściskających, a więc stanowi gdzie wszystkie trzy składowe główne tensora naprężenia są różne. Badania nad odkształceniami objętościowymi skał w takich warunkach prowadzono do tej pory jedynie w Instytucie Trzęsień Ziemi Uniwersytetu Tokijskiego (K. Mogi), w Japońskim Instytucie Geologicmym w Tsukubie (M. Takahashi i H. Koide) i vi Uniwersytecie stanu Wisconsin w Madison (C. Chang i B. Haimson). Badania te - omówione szczegółowo w rozdziale 3 tego artykułu - wykazały, że liniowe odkształcenie poprzeczne w kierunku działania pośredniego naprężenia głównego (u:z) maleje ze wzrostem tego naprężenia, a efekt dylatancji ulega osłabieniu (rys. 4, 6 i 7). Te godne najwyższego .umania osiągnięcia badawcze daleko jednak nie wyczerpują całości zagadnienia. Dotyczą przede wszystkim progu dylatancji względnej, podczas gdy dla prognozowania niszczenia skał znacznie ważniejsza jest znajomość progu dylatancji właściwej (rys. l). Poza tym wciąż bardzo niewiele jest danych ilościowych o odkształceniach objętościowych na obu progach dylatancji i na granicy wytrzymałości. Brakuje ponadto podstawowych przynajmniej danych na temat tego, jaką część odkształceń objętościowych na różnych poziomach naprężenia w stanie przed- i pokrytycznym stanowią odkształcenia sprężyste, a jaką odkształcenia nieodwracalne, trwałe. Próby na prawdziwe trójosiowe ściskanie ciągle jeszcze nastręczają wielu trudności technicznych, nie jest też łatwo mierzyć odkształcenia objętościowe. To właśnie dlatego próby obciążania i odciążania próbek skalnych w warunkach prawdziwego trójosiowego ściskania w ogóle jeszcze do tej pory nie były wykonywane, zresztą nie tylko w Polsce, gdzie nie ma odpowiedniej aparatury, ale i w tych zagranicznych ośrodkach badawczych, w których aparaty do badań próbek skalnych na prawdziwe trójosiowe ściskanie zostały zbudowane. W rozdziale 4 tego artykułu przedstawione są wyniki badań nad efektem dylatancji w próbkach skały anizotropowej - metamorficznego łupku krystalicznego Chichibu o wyraźnej, gęstej foliacji. Prostopadłościenne próbki tej skały (rys. 10 i l l), o wymiarach 15 mm x 15 mm x 30 mm, badane były za pomocą aparatu Mogiego (rys. 9) na prawdziwe trójosiowe ściskanie przy naprężeniu najmniejszym [...] równym 50 MPa i naprężeniach pośrednich [...] sięgających 168 MPa. Naprężenia te były zorientowane względem płaszczym foliacji pod takim samym kątem 45°; kierunek naprężenia największego (u,) tworzył z płaszczymami foliacji kąt 30° (rys. 12). Podczas gdy w warunkach tzw. konwencjonalnego trójosiowego ściskania [...] odkształcenia poprzeczne - [...] - tej skały były niemal takie same (tak, jak w przypadku skał izotropowych), w warunkach prawdziwie trójosiowego ściskania odkształcenia poprzecme w kierunku pośredniego naprężenia pośredniego (By) były znacznie mniejsze od odkształceń [...]. W rezultacie dylatancja wywoływana była głównie przez odkształcenie poprzeczne (duże wydłużenia) w kierunku naprężenia najmniejszego (rys. 14). W rozdziale 5 przedstawiono wyniki badań nad wpływem, oddzielnie, ciśnienia okólnego i pośredniego naprężenia głównego na właściwości objętościowego odkształcania się średnio-gruboziarnistego piaskowca karbońskiego z KWK "Śląsk". Prostopadłościenne próbki tej skały (rys. 16), o wymiarach 35 mm x 35 mm x 70 mm, poddawano próbom obciążania do i odciążania od różnych poziomów naprężenia różnicowego [...] w stanie przed- i pokrytycznym w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania i prawdziwego trójosiowego ściskania za pomocą trójosiowej maszyny wytrzymałościowej Koidego i Takahashiego (rys. 15 i 17). Próby na konwencjonalne trójosiowe ściskanie przeprowadzono przy ciśnieniu okólnym równym 12,5,25,0 i 37,5 MPa. W próbach na prawdziwe trójosiowe ściskanie najmniejsze naprężenie główne [...] wynosiło 25,0 MPa, a pośrednie naprężenie główne [...] było 1,5, 2 i 2,5 razy większe od [...]. Z przeprowadzonych badań wynika, że ciśnienie okólne silnie zahamowuje procesy dylatancyjne w próbkach badanych w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania; zwiększanie ciśnienia wywoływało rosnącą kompakcję materiału skalnego (rys. 21). Dylatancja była także znacząco tłumiona przez pośrednie naprężenie główne. Podczas gdy znaczne ujemne odkształcenie objętościowe odpowiadało granicznemu naprężeniu różnicowemu przy niskich pośrednich naprężeniach głównych, w warunkach działania wysokich naprężeń pośrednich materiał skalny ulegał uszkodzeniu w daleko mniejszym stopniu (rys. 22). W rezultacie, pękanie próbek skalnych następowało w bardzo wczesnym stadium pokrytycznym; było przy tym znacznie bardziej gwałtowne i towarzyszył mu silny efekt akustyczny powodowany wyzwoleniem się dużej ilości energii odkształcenia sprężystego. Wyniki badań nad niesprężystymi (trwałymi) odkształceniami objętościowymi piaskowca Śląsk w warunkach prawdziwie trójosiowego ściskania przedstawione zostaną w oddzielnej pracy.
PL
W pracy przedstawiono problematykę związaną z identyfikacją procesów opisujących rozwój pękania skał oraz tłumienie drgań sprężystych. Bieg tych procesów w kopalniach podziemnych wywołany jest zmianami naprężeń związanych z prowadzoną eksploatacją górniczą. Zarówno zmiany naprężeń, jak i przebiegi pękania są procesami niepodlegającymi bezpośrednim obserwacjom. Można jednak prowadzić wnioskowanie o ich przebiegu w formie pośredniej, na podstawie rejestrowanej emisji sejsmicznej. Omawiane procesy mają strukturę stochastyczną, dlatego ich badanie oparte jest na wnioskowaniu statystycznym. Identyfikacja procesów pękania prowadzona jest na podstawie analizy parametrów opisujących źródła emisji sejsmicznej, czyli rozmiarów zjawisk oraz odstępów czasu między zjawiskami. Natomiast identyfikacja stopnia tłumienia drgań sprężystych prowadzona jest na podstawie pełnych przebiegów rejestrowanych sygnałów emisji sejsmicznej. Analiza prowadzona jest głównie pod kątem wykorzystania uzyskanych wyników w rozwiązywaniu zagadnień związanych z prognozą wstrząsów oraz predykcją zagrożenia górniczego tąpaniami.
EN
The paper focuses on issues relating to the identification of processes describing elastic vibration damping and the development of rock cracking. The course of theses processes in underground mines is caused by the changes in stresses connected with mining. Both the changes of stresses and the courses of cracking are processes which are not subject to direct observations. Their courses, however, may be deduced indirectly basing on registered seismic emission. The processes in question are of stochastic structure and for the reason their examination is based on statistical inference. The identification of cracking processes is conducted basing on the analysis of parameters describing sources of seismic emission, that is on the extent of the phenomena and intervals between the phenomena. The identification of damping degree of elastic stresses is carried out basing on the full courses of registered seismic emissions. The analysis is carried out paying special attention to the possibility of using the obtained results to solve problems connected with shock/tremor/quake forecast as well as with the prediction of mining hazards caused by crump's.
EN
A concept of interpretation of seismoacoustic emission when it is defined by a model of non-stationary and non-homogeneous stream of events has been presented. Interpretation is based exclusively on the times of the occurrence of events, i.e. the phenomena of emission. To start with, it should be mentioned that the method of evaluation of times when the phenomena occur is relatively simple and, in practice, it can be realized by means of the standard seismoacoustic apparatus generally used in mining. Also we would like to emphasize that the here presented concept is based neither on activity nor on the global energy as it is usually done in practice. The approach is original and it consists in the analysis of the degree of non-homogeneity of the process describing the emission. However, full information on this process is indispensable. As it is known, for a complete description of the stream of emission, besides the times of the occurrence of phenomena, the information on their dimensions is also necessary. Hence the authors' concept is based on a hypothetical dependence combining the extensions of the phenomena of the seismoacoustic emission with the time intervals between these phenomena (Cianciara 2000). Thus a concept of the degree of non-homogeneity of the emission process is one of the most important pro­blems considered in the paper. It is known that the discussed non-homogeneity is due to changes in the state of stresses and, connected with them, diversification of the extensions of the phenomena. In the paper, there are presented not only the models of the discussed degree of non-homogeneity but also the methods of estimating the parameters of these models. Estimation has been carried out on the basis of the time intervals between the phenomena of the registered seismoacoustic emission. Accordingly, theoretical fundamentals allowing to elaborate a system of controlling the state of threat of tremors have been given. Such a system would be based on the analysis of the degree of non-homogeneity of the registered stream of the seismoacoustic emission. Moreover, suggestions regarding the possibility of monitoring the state of threat by bursts have been presented.
PL
W pracy przedstawiono nową koncepcję interpretacji emisji sejsmoakustycznej, w aspekcie jej wykorzystania do opracowania sposobów oceny stopnia zagrożenia sejsmicznego wyrobisk górniczych. Interpretacja w całości prowadzona jest w ujęciu probabilistycznym. Wykorzystując wyniki wieloletnich badań, postanowiono odejść od powszechnie stosowanej zasady prowadzenia wszelkich analiz na podstawie parametrów opisujących źródła zjawisk, głównie w formie energii, czy też energii sumarycznej oraz aktywności emisji. Zakłada się, co jest powszechnie akceptowanym poglądem, że emisja sejsmoakustyczna może być opisywana modelem w formie niestacjonarnego i niejednorodnego strumienia zdarzeń. Zgodnie z przyjętą koncepcją, analiza jest prowadzona jedynie na podstawie czasów wystąpienia zdarzeń, czyli zjawisk emisji i nie bazuje na aktywności, ani na energii sumarycznej, jak to się powszechnie praktykuje. Na wstępie należy nadmienić, że sposób oceny czasów wystąpienia zjawisk jest stosunkowo prosty i w praktyce może być realizowany za pomocą standardowej aparatury sejsmoakustycznej powszechnie używanej w górnictwie. Przedstawiony w tej pracy sposób interpretacji jest oryginalny i sprowadza się do analizy stopnia niejednorodności strumienia zdarzeń, opisującego emisję. Jednak niezbędna jest wówczas znajomość pełnej informacji o tym procesie. Jak wiadomo strumień emisji sejsmoakustycznej opisują dwie zmienne losowe, które reprezentują: odstępy czasu między zjawiskami U oraz rozmiary zjawisk D. Wynika stąd, że do pełnego opisu takiego strumienia, oprócz czasów wystąpienia zjawisk, konieczna jest również informacja o ich rozmiarach. Dlatego w przedstawionej koncepcji autorzy bazują na hipotetycznej zależności łączącej rozmiary zjawisk emisji sejsmoakustycznej z odstępami czasu między tymi zjawiskami. W pracy przedstawiono modele omawianego stopnia niejednorodności. Modele te estymowane w ustalonych odstępach czasu stanowią tzw. funkcje wskaźnikowe. Estymacja tych funkcji prowadzona jest na podstawie odstępów czasu między zjawiskami rejestrowanej emisji sejsmoakustycznej. W efekcie przedstawiono dwa główne typy funkcji wskaźnikowych. Modele te są używane jako funkcje wskaźnikowe, które podlegają określonym wzrostom w miarę narastania stanu zagrożenia. Przykładowe przebiegi ilustrujące zachowanie się funkcji wskaźnikowej przedstawiono na rysunku (4). W wyniku przedstawiono teoretyczne podstawy umożliwiające opracowanie systemu do kontroli stanu zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. System taki może być oparty na analizie stopnia niejednorodności rejestrowanego strumienia emisji sejsmoakustycznej. Ponadto przedstawiono sugestie odnośnie możliwości monitorowania stanu zagrożenia tąpaniami.
7
Content available remote Sterowanie właściwościami masywów skalnych na podstawie dylalancji
PL
Autorzy przedstawili dorobek Akademii Nauk Ukrainy w zakresie metod zwiększania produktywności otworów wiertniczych. Przed-stawili efekty uzyskiwane poprzez odpalanie w otworach wiert-niczych ładunków wybuchowych specjalnej konstrukcji. Przedsta-wiona przez Autorów metoda może być przydatna w górnictwie otworowym pozyskiwania gazu, nafty, wód głębinowych, siatki (w metodzie wytapiania), a także soli metodą ługowania.
EN
The authors present the Ukrainian Academy of Sciences output in the scope bore-holes productivity increasing. They present results achieved by Firing blowing charges of special construction in the bore-holes. The method presented by the authors can be useful in the bore-hole mining for winning gas, petroleum, water, sulfur (melting method) as well as salt by leaching method
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.