Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sygnały odkształcenia i pękania skał solnych w badaniach laboratoryjnych i obserwacjach in situ

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

54--67

PL

Praca przedstawia zjawisko odkształcania i pękania skał solnych rozpoznane w laboratoryjnych testach wytrzymałości i pełzania oraz w obserwacjach przemieszczeń stropu komór, konwergencji wyrobisk i deformacji calizn w podziemnych polskich kopalniach soli. W teście doraźnego ściskania sygnały pękania próbek skał powiązane są ze wzrostem odkształceń objętościowych i pojawiają się, gdy naprężenia różnicowe przekraczają długotrwałą wytrzymałość. W testach pełzania zaznacza się zmianą parametrów funkcji pełzania (5), rys. 4. Rozwój spękań w caliznach solnych in situ identyfikowany może być poprzez rejestrację emisji akustycznej, a istniejących szczelin poprzez określanie składowych płaskiego tensora odkształcenia (rys. 6). Przedstawiono i omówiono obserwacje pełzania skał solnych w stropach komór obserwowane czujnikami przemieszczeń (rys. 7 – 10), wskazując na przejawy pokonywania tarcia statycznego i dynamicznego w procesie długotrwałego ruchu przemieszczeń stropu wyrażanych funkcją potęgową czasu. Przedstawiono przejawy sezonowych zmian prędkości pełzania powiązanych ze zmianą wilgotności powietrza kopalnianego (rys. 11) oraz rejestracją obwału skał stropowych (rys. 12). Wskazuje się, że obserwacje konwergencyjnego zaciskania wyrobisk tylko pośrednio służyć mogą sygnalizacji pękania skał ze względu na trudność rozdzielenia ruchu spągowego od stropowego. Poprzez określanie konwergencji objętościowej obserwacje te rejestrują deformacje calizn w szerszym otoczeniu obserwowanych wyrobisk oraz ujawniają długookresowe trendy ruchu górotworu (rys. 14 i 15). Przeglądy wizualne calizn, pomiary przemieszczeń, konwergencji pustek, deformacji calizn, pomiary geofizyczne i obliczeniowa analiza geomechaniczna, każdy sam w sobie nie jest rozstrzygający dla określania zagrożenia i oceny stanu bezpieczeństwa geomechanicznego. Współuczestniczenie tych działań i analiz jest właściwą praktyką. Wskazano na potrzebę identyfikowania sygnałów pękania skał solnych dla oceny zagrożenia obwałem i nadmiernymi deformacjami. Przeprowadzona analiza i wynikające z niej wnioski są szczególnie istotne dla rozpoznania warunków bezpieczeństwa w zabytkowych kopalniach soli w Polsce, w których liczba turystów wzrosła w 2014 r. do 1.5 mln. osób.

EN

This paper presents the phenomenon of salt rock strain and fracture diagnosed in laboratory endurance and creep tests as well as through observations of chamber roof displacements, excavation convergence and deformation of virgin soils in the underground Polish salt mines. In a compression test the signals of rock sample fracture are connected with the rise in dilatational strain and occur when differential tensions have exceeded long-term strength. In creep tests the change in parameters of creep function is marked (5), fig. 4. The development of cracks in salt soils in situ may be identified by recording acoustic emission while the existing fissures – by determining the components of the flat deformation tensor (fig. 6). Observations of salt rocks creeping in chamber roofs by use use displacement sensors (fig. 7 – 10) were made, indicating the signals of overcoming static and dynamic friction in the process of long-lasting movement of the roof expressed in terms of power function of time. The signals of seasonal fluctuation in creeping velocity were presented which are connected with the change in humidity of mine air temperature (fig. 11) and recording of roof fall (fig. 12). It is indicated that obserwetations of excavation convergence may be a symptom of rock fracture indirectly only, due to the difficulty of seperating the floor movement from the roof movement. Through the determination of volumetric convergence, the observations register deformation of soils in the wider area of the monitored excavations and demonstrate longstanding trends of the rock mass movements (fig. 14 and 15). Inspections of undisturbed soils, measurements of movements, cavern convergence, undisturbed soils deformations, geophysical measurements and computational geomechanical analysis, are not conclusive for every single one to determine threats and the state of geomechanical safety. Coexistence of those actions and analyses is a proper practice. The need of identification of the signals of salt rock fracturing for the evaluation of roof fall hazard and excessive deformations was indicated. The analysis and conclusions are particularly important for the identification of safety conditions in the monumental Polish salt mines, with continuously growing number of visitors and tourists up to 1.5 mln in 2014.

2

Description of the fracture path by computer image analysis

Młynarczuk M., Mazurkiewicz Ł.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 1

253-260

EN

The paper describes the possibilities of using a computer image analysis system for the identification and description of the path of a fracture in a crystalline rock. For the purposes of this research two types of cracks have been defined: the intercristalline crack (the crack goes between two different grains) and the trancrystalline (crack that goes through one grain and cut it into two or more parts). So far those types of researches were conducted in a non-automatic way, what was time-consuming and quite inconvenient. The algorithm proposed in this paper uses a range of image analysis and image processing operations. The proposed algorithm has been successfully tested on the fractures which occurred in two types of rock: the sandstone from Wisniówka and the dolomite from Rędziny.

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania komputerowej analizy obrazu do identyfikacji i opisu przebiegu szczeliny rozdzielczej w skałach krystalicznych. Do celów zdefiniowano badań dwa rodzaje pęknięcia skały: pęknięcie międzykrystaliczne (przechodzące pomiędzy dwoma różnymi ziarnami) i pęknięcie śródkrystaliczne (przechodzące przez jednego ziarna i przecinające je na dwie, lub więcej, części). Do tej pory tego typu badania prowadzone były w sposób nieautomatyczny, co było zadaniem czasochłonnym i uciążliwym. Niniejsza praca proponuje zastosowanie algorytmu bazującego na przekształceniach i analizie obrazu, który ma na celu automatyzację tego typu pomiarów. Proponowany algorytm został z powodzeniem przetestowany na szczelinach występujących w dwóch rodzajach skał: piaskowcu z Wiśniówki i dolomicie z Rędzin.

3

Zintegrowanie metod pomiarowych opartych na algorytmach morfologii matematycznej oraz na profilometrii laserowej w celu wyznaczenia korelacji pomiędzy parametrami strukturalno - teksturalnymi skał a geometrią ich przełamów rozdzielczych

Młynarczyk M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2008

|

Vol. 10, no. 1-4

45--53

PL

Prowadzone badania miały na celu wykazanie czy i w jakim stopniu struktura skały, a szczególnie wielkość jej uziarnienia, wpływa na ukształtowanie jej przełamu rozdzielczego. W ich wyniku otrzymano wysoką korelację pomiędzy wielkościami ziarn wyznaczonymi w poprzez wykonanie automatycznych pomiarów stereologicznych struktur skalnych pod mikroskopem optycznym a niektórymi parametrami wyznaczonymi na przełamach skalnych odwzorowanych przy wykorzystaniu profi lomierza laserowego. Dzięki przeprowadzeniu ilościowej analizy przebiegu śladu szczeliny z jej podziałem na część międzykrystaliczną i śródkrystaliczną wykazano, że na niektóre parametry opisujące ukształtowanie przełamu, wpływ ma nie tylko wielkość ziarn skały, ale również sposób pękania tej skały. Prowadzone badania pozwoliły więc stwierdzić, że podczas badania zależności pomiędzy właściwościami skały a ukształtowaniem jej powierzchni przełamu należy brać pod uwagę nie tylko jej cechy strukturalne, ale także jej podatność na pękanie śród- względnie międzykrystaliczne.

EN

The presented investigations was aimed at describing the relationship between the structure of the rock, and particularly the size of crystals, and the configuration of the rock surface fracture. The high correlation was received among the crystal sizes obtained from the automatic image analysis and some parameters obtained from surface fracture analysis by means of the laser profilometer. The quantitative analysis of the crack path near the crystals had been performed too. The investigations showed dependence among the structural proprieties of the rock and the geometry of the surface fracture. It was displayed that the surface fracture also depends from the rock susceptibility to inter- or through crystals cracking.

4

Zastosowanie metod analizy obrazu do opisu ukształtowania powierzchni przełamów skalnych

Młynarczuk M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

251-257

PL

Opis ukształtowania powierzchni przełamów rozdzielczych zajmuje istotne miejsce w geotechnicznym opisie masywów skalnych. Dostarcza on informacji o jego wytrzymałości, stabilności, przepuszczalności itp. Niestety, standardowo używane do tego celu parametry są często oparte na opisie jakościowym lub bazują na podstawowych pomiarach ilościowych, które co prawda są proste w realizacji, ale niosą ze sobą ograniczoną ilość informacji i nie zawsze podążają za postępem technik badawczych. W pracy zaproponowano metodę oceny ukształtowania (chropowatości) powierzchni przełamów próbek skalnych w oparciu o przekształcenia analizy obrazu, ze szczególnym uwzględnieniem metod morfologii matematycznej. Uznano, że zastosowanie tych narzędzi do obróbki danych pochodzących z profilomierzy (np. laserowych) może przyczynić się do wyznaczenia szeregu nowych parametrów opisujących analizowaną strukturę, a w efekcie doprowadzić do polepszenia ilościowego opisu powierzchni przełamów rozdzielczych. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano również, że takie podejście do problematyki analizy chropowatości przełamów skalnych pozwala na rozróżnianie (grupowanie) badanych przełamów ze względu na cechy strukturalno-teksturalne analizowanych skał.

EN

Characterization of rock fracture surface plays an important role in geotectonic description of rock massiffs. It gives information about rock strength, stability, permeability, etc. The parameters usually used in order to characterize the rock fracture surface are based on qualitative description or on basic quantitative analyses. Although these analyses are easy to perform, they generally give a limited amount of information and not always follow by the improvement of measurement techniques. In the paper a new method of the characterization of rock fracture surface based on image analysis and particularly on mathematical morphology was proposed. One assumes that application of these tools to analysis of data coming from profilemeters (i.e. laser profilemeter) may lead to determine new parameters describing the rock surface and in effect to improve the possibility of quantitative description of rock fractures. As the result of the research one can also claim that application of image analysis and mathematical morphology to rock fracture measurements allows distinguishing (grouping) analyzed rock fracture in view of structural and textural properties of these rocks.

5

Wykorzystanie metody morfologii matematycznej oraz rozpoznawania obrazów do opisu geometrii powierzchni przełamów skalnych

Młynarczuk M., Ratajczak T., Aksamit J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2007

|

Vol. 9, no. 1-4

161--172

PL

W pracy opisano badania, które koncentrowały się na wykorzystaniu metod rozpoznawania obrazów do klasyfi kacji przełamów skalnych. Powierzchnie tych przełamów odwzorowane były przy użyciu profi lomierza laserowego. Wykorzystanie metod morfologii matematycznej do obróbki danych pomiarowych prowadzi do uzyskania szeregu parametrów opisujących ukształtowanie powierzchni przełamu skalnego. Z punktu widzenia rozpoznawania obrazów, parametry te mogą być użyte do zdefi niowania tzw. ciągów uczących w uprzednio przyjętej przestrzeni cech. Bazując na nich oraz definiując odpowiednie funkcje przynależności można podejmować w sposób automatyczny decyzję o klasyfikacji poszczególnych przełamów skalnych. W pracy zdefiniowano i przetestowano kilka funkcji przynależności oraz przedstawiono możliwości praktycznego wykorzystania tej metody.

EN

Paper presents research focused on application of pattern recognition methods to classification of rock fracture. Rock surfaces were measured by means of laser profilometer. Application of mathematical morphology to the processing of obtained data allows calculating parameters that describe rock fracture surface. In the pattern recognition methodology these parameters may be used to define so called training sets in the feature space. Based on the training sets we can define decision functions in order to automatically classify the rock fractures. In the paper several decision functions are listed and their usefulness to rock fracture classification are tested.

6

Zastosowanie metody analizy obrazu i profilometrii laserowej do ilościowej oceny niedociągłości wstępujących w skałach analizowanych w skali mikro i makro

Młynarczuk M., Ratajczak T., Aksamit J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2006

|

Vol. 8, no. 1-4

157--169

PL

Ocena chropowatości zajmuje kluczowe miejsce w geotechnicznym opisie masywów skalnych. Dostarcza ona informacji o jego wytrzymałości, odkształcalności, przepuszczalności, itp. Niestety, stosowane do tego celu parametry oparte są często na opisie jakościowym lub bazują na podstawowych pomiarach ilościowych, które co prawda są proste w realizacji, ale niosą ze sobą ograniczoną ilość informacji i nie zawsze podążają za postępem technik badawczych. Opisywane prace są rozszerzeniem badań prowadzonych w IMG PAN w latach 2004 i 2005 i koncentrują się na przydatności przekształceń morfologii matematycznej, a w szczególności metod filtracji morfologicznej do analizy powierzchni przełamów skalnych. W wyniku zastosowania sekwencyjnych filtrów przemiennych wyróżniono składowe odpowiadające chropowatości oraz falistości. Wykorzystanie funkcji madogramu do analizy składowych chropowatości wskazało na związek pomiędzy parametrami tej funkcji a wielkością ziarn badanych skał. Proponowane metody zastosowano m.in. do analizy powierzchni próbek węgli typu brekcji tektonicznej, pobranych z okolic szczeliny uskokowej w KWK „Zofiówka”. W pracy opisano również modyfikację urządzenia do analizy ścian skalnych w skali makro i oraz zaprezentowano wstępne wyniki pomiarów.

EN

The assessment of the roughness is taking the crucial place in geotechnical description of rock outcroppings. It provides information concerning rock endurance, deformation, permeability, etc. Unfortunately, the parameters used at this target are often based on the qualitative description or they are obtained by basic measurements which bring limited amount of information. The described works are continuation of the examinations led in the Strata Mechanics Research Institute in the previous years (2004 and 2005). Current researches are concentrating on the usefulness of the mathematical morphology, in particular the morphological filtering, to the analysis of the rock surface topology. By applying the alternating sequential filters the roughness component and the waviness component of the analysed profiles have been defi ned. By applying the madogram function to the analysis of roughness components, the correlation between this parameter and the grain size has been examined. Proposed methods have been used to the analysis of the surface of coals taken from regions near the fault at “Zofiówka” Colliery. A modification of the laser device dedicated to rock walls analysis on a macro scale has been also described and the results of the preliminary measurements have been presented.

7

Badania in situ szczelinowości i chropowatości ścian skalnych przy wykorzystaniu profilometrii laserowej i analizy obrazu

Młynarczuk M., Ratajczak T., Aksamit J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2005

|

Vol. 7, no. 3-4

215--229

PL

Badania in-situ, prowadzone w kopalniach porfiru w Miękini oraz wapienia w Czatkowicach miały na celu opracowanie i zweryfikowanie metod pomiarowych pozwalających na odwzorowanie morfologii ścian skalnych oraz opisanie występujących na nich śladów spękań. Do prowadzenia badań zestawiono stanowisko profilometrii laserowej. Zaproponowano również, oparte na przekształceniach morfologii matematycznej, metody detekcji sieci spękań uwidocznionych na fotografiach odsłonięć skalnych. Połączenie dwóch metod pomiarowych doprowadziło do odwzorowania w pamięci komputera trójwymiarowej struktury badanej ściany skalnej oraz pozwoliło na opisanie analizowanych spękań w przestrzeni 3D. Efektem badań było również opisanie chropowatości ścian skalnych przy użyciu parametrów zaproponowanych w poprzednich latach do laboratoryjnych badań próbek skalnych.

EN

Examinations in-situ, led in quarry of the porphyry in Miękina and quarry of the limestone in Czatkowice were aimed at developing and verifying of the measuring methods letting to mapping the morphology of rock walls and describing their cracks. A stand was juxtaposed to carrying out the profilometry research. The method for fracture detection based on mathematical morphology, were also proposed. Connection of this two measuring methods led to mapping in the computer memory the 3D rock wall structure and let describing the analysed crack in the 3D space. Attempts were made to the rock walls describing by means of roughness parameters which were previously proposed to laboratory examinations of rock samples.

8

Obserwowalność procesów triady: zmęczenie - pękanie - przemieszczanie skał

Kowalski W. C.

Przegląd Geologiczny

|

2000

|

Vol. 48, nr 3

259-262

PL

Wśród procesów wyróżniono: nieobserwowalne i obserwowalne, a wśród obserwowalnych: trudno-, średnio- i łatwo obserwowalne. Przechodzące w siebie procesy: zmęczenia skał, ich pękania i przemieszczania połączono w jedną triadę. Przedstawiono wyniki badań zmęczenia, pękania i przemieszczania skał w drugiej połowie XX w. w Polsce. Określono obserwowalność poszczególnych procesów badanej triady. Wskazano na wagę przedstawionych rozważań dla właściwego rozwiązania problemów geodynamiki współczesnej, paleodynamiki oraz tektoniki i paleotektoniki.

EN

There are distinguished among processes: inobserved and observed: hardly-, moderatly-, easily to distinguish. The transitive themselves processes: rock fatigue, rock fractures and rock displacements are jointed in one triad. There are presented results of studies in the rock fatigue, fracture and displacements in the second half of the XX Century in Poland. The observation of the particular processes in the studied triad is defined. Some consequences from the presented considerations for the proper solutions of the recently geodynamical, paleodynamical, tectonical andpaleotectonicalproblems were noticed.