Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The mechanism of roadway deformation in conditions of laminated rocks

Khalymendyk I., Baryshnikov A.

Journal of Sustainable Mining

|

2018

|

Vol. 17, iss. 2

41--47

EN

The high stress condition of the rock mass requires a change in the approach to the design and usage of roadway support. It is necessary to take into account the mutual deformations of the "support - rock mass" system, as well as the peculiarities of the deformation mechanism of the roadway rock contour. The purpose of this paper is to analyze the mechanism of roadway deformation in conditions of laminated rocks and "deep mine". A simple approach to the analysis of stress distribution around the roadway that includes Kirsch equations is used. It is shown that the strength anisotropy determines the weakest place in the roadway contour, where destruction takes place. The deformation of the rock mass around a single roadway occurs in the form of extrusion wedges of laminated rocks in the roof and floor is also show. The results of in-situ observations over the displacement of the roof and the floor of "deep mine" roadways are analyzed. The linear correlation between roof sag and floor heave is established. It is stressed that roof sag must be prevented in order to effectively counteract the extrusion of the floor rock.

2

Experimental investigation of the strength and failure behavior of layered sandstone under uniaxial compression and Brazilian testing

Yin P.-F., Yang S.-Q.

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 4

585--605

EN

As a typical inherently anisotropic rock, layered sandstones can differ from each other in several aspects, including grain size, type of material, type of cementation, and degree of compaction. An experimental study is essential to obtain and convictive evidence to characterize the mechanical behavior of such rock. In this paper, the mechanical behavior of a layered sandstone from Xuzhou, China, is investigated under uniaxial compression and Brazilian test conditions. The loading tests are conducted on 7 sets of bedding inclinations, which are defined as the angle between the bedding plane and horizontal direction. The uniaxial compression strength (UCS) and elastic modulus values show an undulatory variation when the bedding inclination increases. The overall trend of the UCS and elastic modulus values with bedding inclination is decreasing. The BTS value decreases with respect to the bedding inclination and the overall trend of it is approximating a linear variation. The 3D digital high-speed camera images reveal that the failure and fracture of a specimen are related to the surface deformation. Layered sandstone tested under uniaxial compression does not show a typical failure mode, although shear slip along the bedding plane occurs at high bedding inclinations. Strain gauge readings during the Brazilian tests indicate that the normal stress on the bedding plane transforms from compression to tension as the bedding inclination increases. The stress parallel to the bedding plane in a rock material transforms from tension to compression and agrees well with the fracture patterns; ‘‘central fractures’’ occur at bedding inclinations of 0–75, ‘‘layer activation’’ occurs at high bedding inclinations of 75–90, and a combination of the two occurs at 75.

3

Reliability analysis of bearing capacity of square footing on soil with strength anisotropy due to layered microstructure

Kawa M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 4

19--28

EN

The paper deals with reliability analysis of square footing on soil with strength anisotropy. The strength of the soil has been described with identified anisotropic strength criterion dedicated to geomaterials with layered microstructure. The analysis assumes dip angle α and azimuth angle β which define direction of lamination of the structure to be random variables with given probability density functions. Bearing capacity being a function of these variables is approximated based on results of deterministic simulations obtained for variety of orientations. The weighted regression method by Kaymaz and McMahon within the framework of Response Surface Method is used for the approximation. As a result of analysis, global factor of safety that corresponds to assumed value of probability of failure is determined. The value of the safety factor denotes the ratio between the value of the design load and the mean value of bearing capacity which is needed to reduce the probability of failure to the acceptable level. The procedure of calculating the factor has been presented for two different cases. In the first case, no information about lamination direction of the soil has been provided and thus all the orientations are assumed to be equally probable (uniform distribution). In the second case, statistical information including mean, variance and assumed probability distribution for both α and β angle is known. For the latter case, using results obtained for few different values of mean of angle α, also the influence of strength anisotropy on the value of global factor of safety is shown.

4

Failure criterion for brick masonry: a micro-mechanics approach

Kawa M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2014

|

Vol. 36, nr 3

37--48

EN

The paper deals with the formulation of failure criterion for an in-plane loaded masonry. Using micro-mechanics approach the strength estimation for masonry microstructure with constituents obeying the Drucker–Prager criterion is determined numerically. The procedure invokes lower bound analysis: for assumed stress fields constructed within masonry periodic cell critical load is obtained as a solution of constrained optimization problem. The analysis is carried out for many different loading conditions at different orientations of bed joints. The performance of the approach is verified against solutions obtained for corresponding layered and block microstructures, which provides the upper and lower strength bounds for masonry microstructure, respectively. Subsequently, a phenomenological anisotropic strength criterion for masonry microstructure is proposed. The criterion has a form of conjunction of Jaeger critical plane condition and Tsai-Wu criterion. The model proposed is identified based on the fitting of numerical results obtained from the microstructural analysis. Identified criterion is then verified against results obtained for different loading orientations. It appears that strength of masonry microstructure can be satisfactorily described by the criterion proposed.

5

The three-dimensional analysis of the bearing capacity of the square footing located in geomaterials with a layered microstructure

Kawa M.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 2

155-160

EN

This paper looks at the analysis of a square footing located in layered geomaterial is presented. The ground material is modeled on an elastic-perfectly plastic medium. The plasticity function for the material is in form of the anisotropic strength criterion identified by Kawa and Lydzba (2008). The boundary-value problem of the Bering capacity of the footing is solved using the numerical implementation of a material model with the FLAC3D program. The numerical implementation of a material model allows one to solve the boundary-value problem in three-dimensional space. By using the two orientation parameters defined in the paper, it is possible to model a media with any spatial orientation of stratification plane. Results of the bearing capacity of the footing located in layered geomaterial are presented in the paper in two different ways. For the chosen orientations of the stratification plane development of the plastic zones it is presented on two perpendicular cross-sections of ground. The numerical values of the critical load has been also presented as a function of the two parameters of the orientation of the stratification direction.

PL

W pracy przedstawiono analizę nośności gruntu z mikrostrukturą warstwową pod kwadratową stopą fundamentową. Materiał podłoża został zamodelowany jako ciągły ośrodek sprężysto-plastyczny. Funkcję plastyczności przyjęto w postaci anizotropowego kryterium wytrzymałości geomateriałów z mikrostrukturą warstwową zaproponowanego przez Kawę i Łydżbę (2008). Zagadnienie brzegowe nośności granicznej stopy fundamentowej rozwiązano, po uprzedniej implementacji numerycznej modelu materiału, w programie FLAC 3D. Implementacja numeryczna modelu ośrodka pozwoliła na rozwiązanie zagadnienia brzegowego w przestrzeni trójwymiarowej. Poprzez określenie dwóch, zdefiniowanych w artykule, parametrów kątowych zamodelować można ośrodek o dowolnej przestrzennej orientacji kierunku uwarstwienia. W pracy wyniki nośności granicznej podłoża uwarstwionego pod stopą fundamentową prezentowane są na dwa różne sposoby. Dla wybranych orientacji kierunku uwarstwienia rozwój stref plastycznych przedstawiono na przekrojach podłoża w dwóch prostopadłych kierunkach. Przedstawiono również ilościowe wyniki nośności granicznej stopy w postaci funkcji dwóch zmiennych - zdefiniowanych kątów orientacji kierunku uwarstwienia.

6

Niezawodność zabezpieczenia wykopu wykonanego w iłach warwowych

Kawa M., Różański A., Tankiewicz M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2011

|

R. 35, z. 2

333-340

PL

W artykule przedstawia się podejście niezawodnościowe do projektowania zabezpieczenia wykopu wykonanego w iłach warwowych. Wykorzystując metodologię przedstawioną w poprzedniej pracy autorów pokazuje się przypadek w którym od kąta uwarstwienia ośrodka zależy obciążenie konstrukcji. Dla tego przypadku, zakładając kąt uwarstwienia jako jedyną zmienną losową, określa się globalny współczynnik bezpieczeństwa dla obciążenia kotwi gruntowej. Dla zadanej wartości prawdopodobieństwa awarii współczynnik ten przedstawia się jako funkcję wartości oczekiwanej kąta uwarstwienia oraz przedziału jego zmienności. Ze względu na uzyskane duże wartości globalnego współczynnika bezpieczeństwa podejmuje się również próbę określenia w podobnej postaci częściowego współczynnika bezpieczeństwa dla kąta uwarstwienia.

EN

This work deals with reliability approach for designing a protection of excavations located in varved clays. Using methodology presented in previous work of authors, this time the problem in which the load acting on construction depends on stratification angle is considered. The lamination angle is assumed to be a single random variable. A methodology of global safety factor determination for anchor load is presented. For assumed value of failure probability these factors are presented as a function of mean value and deviation of lamination angle. An attempt of obtaining partial factor of safety is also performed.

7

Niezawodność posadowienia w iłach warwowych

Kawa M., Różański A., Tankiewicz M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 2

351-358

PL

W artykule przedstawiono analizę niezawodności fundamentu posadowionego w iłach warwowych. Przy wykorzystaniu anizotropowego kryterium wytrzymałości numerycznie określono zależność pomiędzy katem uwarstwienia a nośnością fundamentu. Wykorzystując tą zależność i zakładając kąt uwarstwienia jako zmienną losową, obliczono współczynniki bezpieczeństwa posadowienia. Współczynniki bezpieczeństwa przedstawiono jako funkcje zależne od wartości oczekiwanej i rozrzutu kąta uwarstwienia. Jako rezultat analizy określony został globalny współczynnik bezpieczeństwa, gwarantujący bezpieczeństwo konstrukcji na żądanym poziomie, dla dowolnej wartości kąta uwarstwienia.

EN

This work deals with reliability of foundation located in varve clays. Using anisotropic strength criterion relation between bearing capacity of foundation and lamination angle of soil in numerical way is obtained. This relation is then used to evaluate global safety factors for foundation assuming lamination angle to be random variable. Global safety factors are then presented as a function of mean value and deviation of lamination angle. As result, global safety factor is obtained, which grants safety of construction on given level for all values of lamination angle.

8

Zastosowanie mikrostrukturalnego kryterium wytrzymałości do oceny zabezpieczenia skarpy wykonanej w ile warwowym

Kawa M., Tankiewicz M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2009

|

R. 33, z. 1

325-332

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie anizotropowego kryterium wytrzymałości materiałów warstwowych do oceny zabezpieczenia skarpy wykonanej w ile warwowym. Wykorzystywane kryterium to koniunkcja warunku Pariseau i równania płaszczyzny krytycznej. W pracy przedstawiono uproszczoną procedurę identyfikacji kryterium dla iłów warwowych. Problem brzegowy zabezpieczenia skarpy rozwiązano wykorzystując środowisko FLAC oraz własną implementację numeryczną kryterium. Wyniki przedstawione w postaci pól przemieszczeń oraz wykresu siły w kotwi w funkcji kąta upadu warstw w ośrodku pokazują bardzo silny wpływ anizotropii wytrzymałości gruntu na rozwiązanie zadania.

EN

Application of anisotropic strength criterion to the problem of slope protection assessment is presented in the paper. Criterion used for analysis is a conjunction of anisotropic Pariseau criterion and critical plane equation. A simplified procedure of identification for varve clay is presented. The boundary-value problem is solved using FLAC environment together with author's numerical implemented of criterion. Results in form of displacement vector fields and graph of axial force in anchor tie depending on stratification angle show strong influence of soil strength anisotropy on the solution of the problem.