PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 20

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

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available remote Wpływ niektórych efektów fizycznych i fizykochemicznych na wartości parametrów prawa ciśnienia efektywnego
Nowakowski A., Nurkowski J., Lizak Z.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2015
|
Vol. 17, no. 3-4
77--90
PL
Wykonano kilka serii eksperymentów konwencjonalnego trójosiowego ściskania na próbkach wyciętych z różnego typu skał. Wyznaczono prawo ciśnienia efektywnego dla próbek skał, w których naprężenia osiągnęły różnicową granicę wytrzymałości. Pokazano, że dla tego stanu naprężenia postać prawa ciśnienia efektywnego silnie zależy od dwóch przeciwstawnych procesów: osłabienia próbki – będącego skutkiem zachodzących w skale procesów fizykochemicznych (sorpcja, efekt Rebindera), oraz umocnienia próbki (tzw. umocnienia dylatancyjnego), – które jest konsekwencją spadku ciśnienia porowego wskutek zwiększenia objętości przestrzeni porowej, które zachodzi podczas niszczenia próbki.
EN
Some series of triaxial compression tests/individual tests were made on specimens cut from different types of rocks. Form of an effective pressure law for rock samples where the stress reached differential strength limit was determined. It was shown, that, for this state of stress, form of an effective pressure law strongly depends on the two opposing processes: the weakening of the specimen – arising from occurring in the rock physico-chemical processes (sorption, the Rebinder effect) and mechanical strengthening of the sample, the so-called dilatantial strengthening – which is a consequence of the rapid drop of the pore pressure due to the volume increase of the pore space that occurs during the destruction of the specimen.
2
Content available Scalar damage variable determined in the uniaxial and triaxial compression conditions of sandstone samples
Cieślik J.
Studia Geotechnica et Mechanica
|
2013
|
Vol. 35, nr 1
73--84
EN
The article is based on the results of uniaxial and triaxial compression tests, performed on Wustenzeller sandstone. An overview of the possible definitions of damage variable describing the process of damage development on the basis of various hypotheses has been presented in the first part of the article. In the main part of the article the author has presented the results of laboratory investigations, where the state of damage and its changes in rock samples under uniaxial and triaxial compression conditions were being observed. Using a modified procedure of triaxial tests, a definition of damage variable, determined on the basis of changes of volumetric stiffness of an examined rock, has been developed. Damage variable defined this way, in relation to a variable determined on the basis of axial stiffness changes, points to some anisotropy effects of damage phenomenon. The results obtained from both methods have been compared whereas the relations determining the evolution of damage variable in the loading process have been established.
3
Content available remote Wpływ prędkości obciążania na wartości pewnych stałych materiałowych uzyskiwanych w teście konwencjonalnego trójosiowego ściskania
Nowakowski A., Nurkowski J., Lizak Z.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2011
|
Vol. 13, no. 1-4
45--60
PL
Artykuł zawiera omówienie wyników czterech serii testów trójosiowych wykonanych na zmodernizowanym urządzeniu GTA-10. Badano próbki z piaskowca „Tumlin” w stanie powietrznie suchym oraz w stanie pełnego nasączenia naftą. Testy wykonano dla dwóch prędkości przesuwu tłoka: „wysokiej” – 100 μm×s-1 i „niskiej” – 1 μm×s-1. Potwierdzono poprawność działania wykonanego układu stabilizacji prędkości, doprecyzowano zakres prędkości w jakim układ działa poprawnie i przeprowadzono badania wpływu jakości poszczególnych elementów układu na sposób jego pracy. Uzyskane wyniki badań wytrzymałościowych potwierdziły fakt wzrostu różnicowej granicy wytrzymałości Rσ1-σ3 ze wzrostem prędkości obciążania próbki. Porównanie wyników uzyskanych dla próbek powietrznie-suchych i nasączonych naftą pozwoliło stwierdzić znaczące spadkiRσ1-σ3 dla próbek nasączonych naftą i ciśnień okólnych wyższych od ciśnienia zamykania spękań. Wykorzystując prawo ciśnienia efektywnego Terzaghiego oszacowano wartości ciśnień porowych indukowanych w próbce ciśnieniem okólnym, które a następnie wykorzystano do obliczenia tzw. współczynnika Skemptona B.
EN
The article discusses the results of the four series of triaxial tests performed on an upgraded GTA-10 device. The subject of the analysis were samples of the “Tumlin” sandstone, both in air-dry condition and fully saturated with kerosene. The tests were performed for two velocities of piston slide: the “high” one, i.e. 100 μm×s-1, and the “low” one, i.e. 1 μm×s-1. Proper functioning of the developed speed stabilization system was confi rmed; a precise speed range necessary for the proper functioning of the system was established; finally, the influence of the quality of particular elements of the system upon its functioning was examined. The obtained results confirmed an increase of differential stress limit Rσ1-σ3, coupled with an increase in crosshead speed. Comparison of the results obtained for air-dry samples and samples saturated with kerosene revealed signifi cant decreases of Rσ1-σ3 for the kerosene-saturated samples, as well as decreases in confining pressures greater than the crack closing pressure. The application of the Terzaghi effective stress principle made it possible to estimate the values of the pore pressures induced in the sample by means of the confining pressure. These values were subsequently used in calculating the co-called Skempton coefficient B.
4
Content available Zmiany prędkości podłużnej fali ultradźwiękowej podczas ściskania osiowego w warunkach wysokich ciśnień i temperatur w wybranych rodzajach skał
Dziedzic A., Pinińska J.
Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
|
2011
|
nr 446 (1)
129--134
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań zmian prędkości podłużnej fali ultradźwiękowej w zmiennych warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury podczas wykonywania testów trójosiowego ściskania w komorze termociśnieniowej. Badania przeprowadzono na 6 rodzajach skał o różnej genezie, symulując w laboratorium 8 poziomów głębokościowych, od warunków powierzchniowych do głębokości ok. 3,5 km. Wyniki badań wskazują, że wraz z modelowanymi warunkami głębokościowymi zmieniała się prędkość propagacji ultradźwiękowej fali podłużnej, mierzonej w kierunku zgodnym z naprężeniem głównym. W zależności od litologii zmiany te są zróżnicowane: od kilku procent w bazaltach sudeckich do ponad 200% we fliszowych, słabo zdiagenezowanych piaskowcach ciężkowickich. Zbliżone prędkości fali rejestrowane w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury w znacząco odmiennych litologicznie skałach mogą utrudniać tym samym jednoznaczne ustalanie granic geologicznych na podstawie badań geofizycznych, w których fale sprężyste stanowią narzędzie analizy budowy wgłębnej litosfery. Z badań wynika również, że większy przyrost prędkości propagacji fali zachodzi w trakcie wzrostu ciśnienia okólnego w komorze (etap I) niż w trakcie osiowego ściskania w ustabilizowanych warunkach ciśnienia i temperatury (etap II). Prowadzona równolegle analiza deformacji przedkrytycznej wykazała też, że maksymalna prędkość fali nie zawsze występuje na tym samym poziomie naprężenia, co ustalony w jej wyniku próg makrodylatancji. Obserwacja ta dowodzi, że prędkość fali sprężystej nie zależy wyłącznie od stanu kompakcji ośrodka skalnego, ale również od jego stopnia spękania i fazy deformacji, w jakiej się on znajduje.
EN
The article presents the research results on changes in longitudinal ultrasonic wave velocity under variable conditions of high pressure and temperature during triaxial compression conditions in thermo-pressurized chamber. The study was conducted on 6 varieties of rocks of different lithological origin in a laboratory simulated 8 levels of depth, from the surface to approximately 3.5 km depth. The results have shown that, with the modeled depth longitudinal wave propagation, the velocity changes depend on the lithology of the rock. The changes are varied: from a few percents in basalts from the Sudetes to over 200% in the flysch Ciężkowice sandstones, but the changes according the depth are irregular. It has observed that under high pressure and temperature, the similar wave velocity can be recorded in significantly different rocks. Therefore the setting of clear boundaries based on geological and geophysical surveys, in which elastic waves are a tool to analyze geological structure of the lithosphere will have to be interpreted very carefully. The research also has shown that the dominant growth rate of the wave velocity occurs during the compaction under unstable loading and temperature conditions (stage I) rather than during axial compression in the stable conditions (stage II). Conducted parallel analysis of deformation paths and the longitudinal waves changes under the loading, also have shown that the maximum speed of the wave does not always occur at the same stress level as determined on the deformation curve at the threshold of macrodilatancy. This observation proves that the elastic wave velocity depends not only on the compaction of the rock, but also on very complex rock structure reconstruction under deformation process. Under high load and temperature in each rock body different, heterogenous distribution of a stress-field within the polymineral rocks and in a single mineral is created. The degree of cracking at the deformation phases is also different.
5
Content available remote Odkształceniowy warunek stanu granicznego skał
Kwaśniewski M.
Przegląd Górniczy
|
2010
|
T. 66, nr 12
72-79
PL
Wyniki badań eksperymentalnych nad zachowaniem się próbek pewnego drobnoziarnistego piaskowca z górotworu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w warunkach jednoosiowego ściskania, konwencjonalnego trójosiowego ściskania i prawdziwego trójosiowego ściskania posłużyły do zweryfikowania dwóch różnych hipotez wytężeniowych: hipotezy krytycznego wydłużenia jednostkowego oraz hipotezy, że oktaedryczne odkształcenie postaciowe na granicy wytrzymałości jest pewną funkcją rosnącą odkształcenia średniego. Żadna z tych hipotez ni znalazła potwierdzenia w wynikach doświadczeń. Stwierdzono natomiast, że odpowiadające granicy wytrzymałości oktaedryczne odkształcenie postaciowe jest liniową funkcją rosnącą największego odkształcenia głównego (największego skrócenia jednostkowego). Funkcja ta okazała się niemal idealnie aproksymować dane empiryczne ([epsilon]1, [gamma]oct)F. Nowy odkształceniowy warunek stanu granicznego skał zaleca się stosować do oceny wytężenia górotworu w przypadkach, gdy prowadzone są pomiary deformacji górotworu lub gdy wartości odkształceń można ocenić metodami empirycznymi lub półempirycznymi.
EN
Results of experimental research on the samples of siltstone from rock mass in Upper Silesian Coal Basin under conditions of axial compression, conventional tri-axial compression and the real tri-axial compression served to verify two different hypotheses: (1) hypothesis of critical unitary elongation as well as (2) hypothesis, that octahedral non-dilatational state on the strength limit is an increasing function of the average deformation. Neither of these hypotheses was proved in experiments results. It has been stated however, that corresponding strength limit octahedral non-dilatational state is the linear increasing function of maximal main deformation (maximal unitary shortening). This function almost ideally approximated empirical data ([delta]1, [gamma]oct)F. The new deformation condition of rocks limiting state is recommended to be used for evaluation rocks effort in the cases when surveying of rock mass is made or when the deformation values can be evaluated by the empirical or semi-empirical methods.
6
Content available Pomiary fali ultradźwiękowej w badaniach trójosiowego ściskania
Dziedzic A., Łukaszewski P.
Górnictwo i Geoinżynieria
|
2010
|
R. 34, z. 2
223-230
PL
W artykule przedstawiono opis systemu do pomiaru prędkości fali ultradźwiękowej w trakcie badań trójosiowego ściskania, rozszerzającego możliwości badawcze aparatury wytrzymałościowej MTS 815. System pozwala na automatyczną i realizowaną w czasie rzeczywistym rejestrację zmian prędkości fali ultradźwiękowej w próbkach skalnych poddawanych ściskaniu w komorze trójosiowej. Pomiar wykonywany jest w kierunku zgodnym z naprężeniem osiowym, a sposób zapisu danych, wykorzystujący dostępne kanały analogowe systemu MTS pozwala na zestawienie zmian prędkości w relacji do innych mierzonych parametrów. Przykładowo, możliwa jest analiza zmian prędkości fali ultradźwiękowej na całej ścieżki deformacji badanych skał, w zróżnicowanych warunkach ciśnieniowo-temperaturowych.
EN
The paper presents general description of novel system designed to measure of ultrasonic waves. Measuring module is implemented as an extending tool for Rock and Concrete Mechanics Testing System MTS 815. This equipment is capable to perform automatic measurements during triaxial tests and it automatically gathers data in real time. Measurements are carried out in the direction parallel to direction of axial stress. Ultrasonic transducers are connected directly to the MTS channels. This integration ensures full compatibility of ultrasonic data with other parameters measured by MTS system. For example, changes of ultrasonic velocities can be investigated with relation to entire path of deformation with respect to temperature and pressure conditions.
7
Kilka uwag odnośnie do lokalnego pomiaru przemieszczeń w systemach trójosiowych
Świdziński W.
Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska
|
2007
|
z. 111
411-418
PL
Omówiono różne rodzaje czujników do lokalnego pomiaru reakcji gruntu w aparatach trójosiowego ściskania. Wskazano na potrzebę prowadzenia takich pomiarów przy poszukiwaniu relacji empirycznych i rzetelnej weryfikacji rozważań teoretycznych. Przedyskutowano zalety i wady omawianych rozwiązań.
EN
Diverse types of gauges for local measurement of soil response in triaxial apparatuses are discussed. The necessity of such measurements for establishing the empirical relations as well as reliable verification of theoretical considerations is pointed out. Advantages and disadvantages of particular gauges are discussed.
8
Content available remote Różne postacie równania ciśnienia efektywnego uzyskane podczas badań laboratoryjnych piaskowca "Tumlin" (cz. II)
Nowakowski A.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2007
|
Vol. 9, no. 1-4
103--111
PL
Artykuł zawiera analizę wyników laboratoryjnych testów klasycznego trójosiowego ściskania próbek piaskowca „Tumlin”. Podczas testów przestrzeń porowa badanych próbek skał wypełniona była znajdującą się pod ciśnieniem cieczą, przy czym stosowano ciecz uznawaną za fizykochemicznie obojętną wobec badanej skały (naftę) oraz ciecz sorbującą (woda destylowana). Przedmiotem analizy była zależność postaci równania ciśnienia efektywnego od stanu naprężenia. Poszukiwano postaci równania ciśnienia efektywnego na różnicowej granicy liniowości odkształceń podłużnych oraz na różnicowej granicy wytrzymałości. Porównywano wyniki z roku 2007 z wynikami uzyskanymi w roku 2006. Dla różnicowej granicy wytrzymałości udało się znaleźć pewne zależności między wartością współczynnik Biota α a rodzajem zastosowanego płynu porowego. Zależności tych nie udało się stwierdzić w przypadku różnicowej granicy liniowości. Nie udało się natomiast znaleźć żadnych prawidłowości dla wartości ciśnienia efektywnego i to niezależnie od stanu naprężenia, dla którego analiza była prowadzona.
EN
Some results obtained in triaxial individual tests for specimens cut from “Tumlin” sandstone were presented in the paper. During the tests specimens were saturated with pressurized inert (kerosene) or non-inert (distilled water) liquid. Form of the effective pressure law was studied with special consideration to state of stress in a specimen and to kind of porous liquid. The form of effective pressure law was determined at the elasticity limit and at the strength limit. Obtained results were compared with those from the year 2006. When an effective pressure law was considered at the rock strength limit some relationships between Biot’s coefficient value and the kind of pore liquid were observed however at the elasticity limit no relationships of that kind were found. Neither for the strength limit nor for the elasticity limit any relationship between kind of pore liquid and effective pressure value was found.
9
Content available remote Variations of the mechanical properties of a sandstone due to deformation and confining pressure, in relation to microstructures
Gustkiewicz J., Gamond J. F., Carrio-Schaffhauser E.
Archives of Mining Sciences
|
2007
|
Vol. 52, no 4
505-534
EN
The influence of confining pressures up to 380 MPa and axial strains up to 20% were studied on mean porosity (10%) Tumlin sandstone, before and beyond rupture, through complementary compressibility tests and single and cyclic loading triaxial tests, associated with microstructural, mineralogical and porosimetrical observations. Concavity of the curves stemming from compressibility tests, singular points observed on curves resulting from triaxial test data, and stabilization of Young's modulus identify a particular confining pressure range about 150 MPa. The similarity of the confining pressure range stemming from the three types of observations suggests it is linked to a particular stage, the closure of planar cracks in the rock. However, the microstructural, mineralogical and porosimetrical observations show that the only planar cracks in Tumlin sandstones are the microcavities between the illite platelets filling the linear grain boundaries. It is proposed that these microcavities, and not planar cracks randomly distributed in the material, are the ones that close when the confining pressure of about 150 MPa is achieved. This has a significant influence on the innermost deformation mechanisms during strain hardening before rupture. Observation of the macroscopic shear zones shows that the confining pressure at the brittle-ductile transition is about 300 MPa. It is proposed that the stabilization of angle y between conjugate shear surfaces for increasing axial deformation can be considered a good indicator of the rock entering the fully ductile state within the range 350-400 MPa confining pressure. For confining pressures below 350 MPa, the increase of confining pressure increases the value of angle y at the onset of the conjugate shear surfaces. The influence ofaxial strain on the macroscopic features is particularly noticeable beyond 200-250 MPa. When axial strain is higher than 15-20%, the number of shear bands, and therefore the width of the fracture zone, increases. Beyond these values, stabilization of the elastic component of strain and continuous increase ofthe permanent component suggest continuous damage of the material.
PL
Przedmiotem artykułu są wyniki obserwacji zmian zachodzących w skale, którą poddano testom klasycznego, trójosiowego ściskania oraz testom ściśliwości. Przedmiotem badań były próbki wycięte z dolnotriasowego piaskowca o średniej porowatości (10%) pochodzącego z kamieniołomu w miejscowości Tumlin w Górach Świętokrzyskich (zwanego dalej piaskowcem Tumlin). Eksperymenty trójosiowego ściskania wykonano dla ciśnień okólnych do 380 MPa osiągając maksymalne osiowe odkształcenie próbki do 20%. Tak testowane próbki były następnie poddawane badaniom mającym na celu określenie zmian mikrostrukturalnych, mineralogicznych i porozymetrycznych. Na podstawie analizy kształtu krzywych otrzymanych w wyniku testu ściśliwości (rys. 2), wyników testów trójosiowego ściskania (rys. 3 i 7) oraz zmian modułu Younga w zleżności od ciśnienia okólnego (rys. 6) wyodrębnino ciśnienie okólne równe 150 MPa jako pewne ciśnienie charakterystyczne dla badanej skały (po). Stwierdzono, że dla tego ciśnienia następuje w piaskowcu Tumlin zamknięcie spękań planarnych. Z kolei obserwacje mikrostrukturalne, mineralogiczne i porozymetryczne pokazują, że jedynymi spękaniami planarnymi obecnymi w tej skale są mikroszczeliny między płytkami ilitu wypełniającymi granice ziarn. Wydaje się, że jedynie te mikrospękania oraz pojedyncze pęknięcia o bardziej złożonym kształcie, losowo rozmieszczone w materiale, są pęknięciami mogącymi ulegać zamknięciu po osiągnięciu ciśnienia po. Ma to znaczący wpływ na podstawowy mechanizm deformacji podczas wzmocnienia odkształceniowego próbki, do którego dochodzi bezpośrednio przed pęknięciem. Makroskopowe obserwacje stref zniszczenia dowodzą, że dla piaskowca Tumlin ciśnienie przejścia między kruchym pękaniem a ciągliwym płynięciem (pt) kształtuje się na poziomie 300 MPa. Proponuje się, by uznać stabilizację kąta y, mierzonego między powstającymi podczas deformacji próbki sprzężonymi płaszczyznami zniszczenia, za wskaźnik wejścia próbki w zakres deformacji w pełni ciągliwych. Dla badanego piaskowca stan ten odpowiada ciśnieniom okólnym miedzy 350 a 400 MPa. Dla ciśnień okólnych niższych niż 350 MPa wzrost ciśnienia okólnego powoduje wzrost tego kąta. Wpływ odkształcenia osiowego na wygląd stref zniszczenia jest szczególnie zauważalny dla ciśnień okólnych między 200 a 250 MPa. Jeśli odkształcenie osiowe próbki jest większe niż 15-20% liczba płaszczyzn ścinania, a co za tym idzie szerokość strefy zniszczenia, rośnie. Po przekroczeniu tych wartości obserwujemy stabilizację sprężystej składowej odkształcenia i ciągły wzrost składowej trwałej co sugeruje ciągły wzrost stopnia zniszczenia badanego materiału (rys. 8).
10
Content available remote The need for high pressure rock tests for a geological survey at great depths
Pienińska J.
Archives of Mining Sciences
|
2007
|
Vol. 52, no 3
281-296
EN
This paper presents the results of high-pressure and high-temperature laboratory testing of rocks for modelling rock behaviour mechanisms at depths not directly accessible. The uniaxial and triaxial strength tests under controlled pressure and temperature were performed on various rocks: a Kośmin syenite, a Górażdże limestone and a Blue Cloud granite-gneiss from Canada. Sampies confined in the thermo-compression chamber were tested using an MTS-815 machine at temperatures (T) 24 and 100°C under uniaxial conditions, and at confining pressures (P) of 30 and 60 MPa. Generally, all the rock types showed a significant increase in compressive strength with an increase of confining pressure while the thermal impact is variable. The strength of granite and granite-gneiss increased under uniaxial compression with an increase of temperature from 24 to 100°C, while the strength of the limestone decreased. Under triaxial compression conditions, an increase in temperature caused a decrease in the strength of granitic rocks and an increase in the strength of the limestone (Fig. 4). Combined pressure and temperature-induced deformation processes result in a variability of rock bulk density (P) changes (Fig. 9). Therefore, under the combined impact of pressure and temperature at greater depths, rock density depends on the balance between thermal and mechanical stresses. Thus the rock parameters determined under surface conditions without modelIing the impact of great depth conditions cannot be used as a criterion for determining rock properties at greater depths. The simple extrapolation of rock properties from surface conditions to those at a greater depth will be inaccurate.
PL
Dla weryfikacji i uszczegółowienia hipotez litologicznych i diagnostyki geologicznej na głębokości powyżej kilkunastu kilometrów opartych na badaniach geofizycznych niezbędne są badania znanych, rzeczywistych ośrodków skalnych w warunkach złożonego stanu naprężeń i temperatury. Badania te wykonywane w termicznych komorach wysokich ciśnień umożliwiają ustalenie rzeczywistych zmian gęstości, wytrzymałości i odkształcalności danej odmiany litologicznej skały na tle mechanizmów przebudowy jej struktury pod wpływem wzrostu ciśnienia i temperatury. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych nad reakcją skał na podwyższone ciśnienie i temperaturę na przykładzie sjenitu z Kośmina (skała magmowa), wapienia z Górażdży (skała osadowa) oraz granitognejsu Silver Cloud (skała metamorficzna). Do badań zastosowano wysokociśnieniową komorę termiczną, stanowiącą wyposażenie sztywnej prasy wytrzymałościowej MTS-815 (rys. 3). Badania prowadzono w warunkach ściskania próbek walcowych o średnicy 50 mm w temperaturze 24°C oraz 100°C, w warunkach jednoosiowego ściskania oraz stosując dwa stopnie ciśnienia okólnego (P) 30 MPa oraz 60 MPa. Rezultaty badań wskazują, że oddziaływanie temperatury, ciśnienia lub obu tych czynników równocześnie może skutkować bądź redukcją bądź wzrostem wytrzymałości skały w stosunku do warunków jednoosiowego ściskania w tradycyjnej temperaturze laboratoryjnej 24°C (rys. 4 i 5). Zależy to od struktury skały, architektury jej zespołu ziarnowego oraz właściwości termicznych. Podwyższona temperatura wywołuje wzrost wytrzymałości skał do chwili gdy rozszerzanie termiczne ziaren nie powoduje ich zniszczenia. Stąd w krystalicznych skałach magmowych i metamorficznych (sjenit, granitognejs) w podwyższonej do 100°C temperaturze w warunkach jednoosiowego ściskania, stwierdzono wyższą wytrzymałość niż w temperaturze 24°C, co jest związane z rozszerzeniem się mocnych ziaren i zwiększeniem ich powierzchni kontaktowych. Natomiast w warunkach trójosiowego stanu naprężeń działanie ciśnienia okólnego (30 MPa i 60 MPa) ograniczało możliwość rozszerzania ziaren, a zniszczenie nie mogących się swobodnie rozszerzać ziaren wywołało redukcję wytrzymałości skały. W osadowych skałach węglanowych (wapienie) o słabych, nieregularnych ziarnach naprężenia termiczne w temperaturze 100°C powodują, w warunkach jednoosiowego ściskania, obniżenie wytrzymałości w stosunku do tej właściwej temperaturze 24°C. Natomiast przy jednoczesnym działaniu ciśnienia (P = 30 MPa oraz 60 MPa) i temperatury do 100°C gdy ziarna od razu niszczone są wskutek naprężeń termicznych, działanie podwyższonego ciśnienia jest nadrzędne i manifestuje się ogólnym trendem wzrostu wytrzymałości skały. Pod działaniem naprężeń termicznych w warunkach trójosiowego stanu naprężeń dochodzi zatem do przemian strukturalnych, których efektem są zróżnicowane zmiany gęstości objętościowej ośrodka skalnego (rys. 9). Zmiany te nawet w zakresie liniowości odkształceń osiowych mają dla różnych poziomów ciśnienia obwodowego (P) i temperatury (t) charakter nieliniowy i początkowo w stanach przedzniszczeniowych prowadzą do wzrostu gęstości objętościowej, natomiast stanach pozniszczeniowych na skutek kataklastycznego kruchego zniszczenia struktury, szczególnie w skałach krystalicznych wywołują znaczące rozluźnienie materiału. Zmiany strukturalne i wywodzące się z nich nieliniowe zmiany gęstości i wytrzymałości skał znajdują odzwierciedlenie w obrazie pola falowego. Stąd istotą termicznych badań wysokociśnieniowych jest ustalenie dla różnych odmian litologicznych skał, warunków utraty stateczności ich struktury w zmieniających się warunkach równowagi naprężeń termicznych i sił zewnętrznych.
11
Content available remote Results of triaxial compression tests on LGOM sandstone and dolomite in the context of the elastic-plastic constitutive model selection
Cieślik J.
Archives of Mining Sciences
|
2007
|
Vol. 52, no 3
437-451
EN
The conditions and interpretation of the results of laboratory tests on samples of a sandstone and a dolomite from the "Rudna"copper ore mine are presented in this paper. The tests were carried out under the conditions of axisymmetric state of stress induced in rock samples using a triaxial testing apparatus. The test results made it possible to select an elastic-plastic constitutive model for the investigated rocks, and then to verify the correctness of the adopted assumptions. To begin with, the behaviour of the sandstone and dolomite tested as well as the conditions in which they demonstrated the features of brittlee and ductile states are presented. The experimental test results were the basis for adopting the assumptions for the physical model. A significant part of the paper has been devoted to a description of the results of the laboratory studies in the context of determining the parameters of the previously established model. Based on the obtained results, elastic and plastic parameters for the two models, with different - a linear and a non-linear - yield criteria and different ftow laws were determined. The effects, which are the result of adopting two different types of the elastic-plastic constitutive model, are also presented in the paper.
PL
Badania laboratoryjne prowadzone w celu doboru i identyfikacji parametrów modelu konstytutywnego dla skał mają nieco inny charakter od tych, prowadzonych w celach poznawczych. W tego typu doświadczeniach z góry zakłada się, że zachowanie ośrodka skalnego odpowiada pewnemu fizycznemu modelowi, a wyniki doświadczenia służą ocenie poprawności przyjętego na wstępie założenia i wyznaczeniu stałych lub funkcji materiałowych tego modelu. W pracy tej założono. że zachowanie badanego dolomitu i piaskowca, przy spełnieniu pewnych warunków, może być opisane za pomocą sprężysto-plastycznego modelu konstytutywnego. Założenie takie przyjęto na podstawie własnych testów prezentowanych w tej pracy oraz licznych, prezentowanych w literaturze, wyników badań dotyczących zachowania skał (np. Gustkiewicz, 1985; Kwaśniewski, 1986b). W pierwszej części pracy scharakteryzowano zachowanie się próbek piaskowca i dolomitu badanych w warunkach trójosiowego ściskania w osiowo-symetrycznym stanie naprężenia. Na rysunku 3 zaprezentowano wykresy całkowitych odkształceń osiowych odpowiadających granicy wytrzymałości próbek obu skał w funkcji ciśnienia okólnego, na których zaznaczono charakter zniszczenia poszczególnych próbek. Z prezentowanych wykresów wynika, że obie skały zachowują się odmiennie. Próbki dolomitu ulegały głównie kruchemu zniszczeniu, zaś piaskowca - kruchemu i przejściowemu pomiędzy kruchym i ciągliwym. Dla wartości ciśnienia okólnego do 20 MPa próbki dolomitu ulegały zniszczeniu głównie w postaci pękania rozdzielczego, zaś w przypadku ciśnień okólnych 40 i 60 MPa w postaci pojedynczej powierzchni ścięcia. W przypadku próbek piaskowca już przy wartości ciśnienia okólnego 10 MPa uzyskano przejściowy pomiędzy kruchym i ciągliwym charakter odkształcania się, a próbki ulegały miszczeniu głównie w postaci ścięcia w pojedynczej, bądź zespole gęstych płaszczyzn ścinania. Jedynie w warunkach jednoosiowego ściskania zniszczenie przebiegało w postaci pękania rozdzielczego. W przypadku prezentowanych wyników dla piaskowca i dolomitu w tym pierwszym przypadku (piaskowca) w przeważającej części, zaś w drugim (dolomitu), powyżej wartości ciśnienia okólnego 20 MPa, zachowanie tych skał można opisać za pomocą modeli opartych na teorii plastyczności. Chodzi głównie o mechanizm zniszczenia poprzez ścięcie w pojedynczej płaszczyźnie (pewnym paśmie drobnych spękań o większej lub mniejszej grubości), bądź siatce gęstych spękań. Należy zaznaczyć, iż warunkom tym podlega nie tylko przejściowe czy ciągliwe zachowanie skał, ale również i kruche pękanie (Sulem et al., 1999; Zervos et al., 2001). W artykule do opisu zachowania skał przyjęto sprężysto-plastyczny model fizyczny w dwóch wariantach. Poszczególne warianty modelu różniły się kształtem warunków plastyczności (rys. 4 i równania 8 i 9), charakterem potencjału plastycznego (rys. 7 i równania 14 i 15) oraz odmiennym prawem wzmocnienia i osłabienia plastycznego. Wspomniany powyżej model, w obu wariantach charakteryzują: a) dwa parametry sprężystości - moduł sprężystości liniowej E i współczynnik Poissona v. b) parametry warunku plastyczności F - dla warunku liniowego kohezja i kąt tarcia wewnętrznego, dla nieliniowego stałe równania w większości nie interpretowane fizycznie, c) parametry funkcji potencjału plastycznego G - kąt dylatancji, a w przypadku prawa nieliniowego dodatkowo pewien parametr e definiujący mimośród [...] definiujący początkowe położenie powierzchni plastycznego płynięcia, d) funkcja wzmocnienia i osłabienia plastycznego [...], jednoznacznie definiująca położenie powierzchni plastyczności w trakcie odkształceń plastycznych.
12
Content available remote 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).
13
Content available remote On certain determinantal method of equation and effective pressure evaluation on the basis of laboratory researches
Nowakowski A.
Archives of Mining Sciences
|
2007
|
Vol. 52, no 4
587-610
EN
Analysis of rock mechanical properties usually is conducted with the assumption that this is a monophase medium, which means that a rock is being treated as a continuous medium consisting of only solid phase. Such an assumption leads to ignoring widely known fact that a rock is not a continuous medium consisting of not only solid components but also of empty voids of different sizes and shapes. The complexity level is increased when one considers the fact that such voids referred to as pore space may be filled with fluid, which may interact with a rock in various ways. In particular it may be a strictly mechanical interaction based on stress changes resulting from pressure of porous fluid, but it could be also physical-chemical or even chemical interaction that changes properties of rock due to interactions between fluid and rock skeleton (e.g. sorptive processes and chemical reactions). In the most complex model one deals with a mixture of all above factors. Intuition suggests that mathematical description of processes going on in stressed porous medium would require mathematical description of pore space itself. Such description should contain information on the size of such space, sizes and shapes of pores, their distribution in analyzed space but it also should take into consideration the fact that they may form a network or may be isolated voids. Determination of pore space properties is such complex that the problem of phenomena occurring in stressed porous medium turned out to be of vital significance and researchers started to look for methods of avoidance of this problem. Approach which is discussed herein was worked out on the basis of laboratory investigations of rocks in a classical triaxial state of stress ("individual test" - cf. Kovari et al., 1983). In such a test a cylindrical rock sample is placed in a Karman type chamber and is stressed with axially symmetric stresses which comply with the condition [...]. Confining pressure [...] is placed with fluid on a side surface of a sample whereas axial stress [...] is placed with press piston that loads the front section of a sample. A sample is divided from confining pressure exerting medium with deformable shield. Moreover, porous space of assessed sample is filled with porous fluid (Iiquid or gas) under constant pressure of Pp. In fig. 1 stresses affecting the sample during the experiment were presented. In case of a such stressed sample we may consider any characterizing rock quantity Q being the function of p and Pp pressures. This function creates a certain surface in a space of variabIes Q, p and Pp (Fig. 2). On such surface we may distinguish a curve that complies with equation (10) i.e. the curve along which interesting forus Q quantity is constant. This curve resulting tTom equation (10) shall be then projected on the [...] plane. As a result of such operation we achieve relation (11). Such relation defines the pairs of p and Pp points, for which the analyzed Q quantity is constant and shall be referred to herein as the effective pressure law (Robin, 1973). If we substitute in equation (11) with (12), we shall receive relation (13). At present in such relation we shall refer to p' pressure as the value or effective pressure for the effective pressure law (11) and Q quantity complying with the condition (10). . The value of effective pressure p' defined with equation (13) may be treated as some substitute confining pressure, which when applied to the rock for Pp = O exerts on the investigated Q quantity the same influence as a pair ofnon-zero p and Pp pressures complying with the conditions of(IO) and (II). Whereas function (II) which binds confining and porous pressure together shows what pairs of p and Pp pressures may represent a specific Q quantity or if necessary to draw reverse conclusion on what Q quantity for specific p and Pp pressure values one may expect. The above formalism of the description of effective pressure was coined by Robin (1973), who based his conclusions on Nura and Byerlee (1971) and Brace'a (1972). The way to apply such formnalism in a laboratory results analysis was described by Gustkiewicz (1990) and further developed by Gustkiewicz et al. (2003, 2004) and Nowakowski (2005). The last papers are devoted to phenomena occurring in rock sampies where stress reached differential strength limit in particular. From the above considerations it may be derived that effective pressure (11) shall depend on e.g.: - analyzed quantity Q of a rock, - level of stress in a rock sample, - properties of pore space in a rock. The subject of our investigations shall be sandstone from lower Triassic period from Tumlin (referred hereto as Tumlin rock) that can be found in the northern part of Świętokrzyskie Mountains in the region of Suchedniów. It will be shown on an example how to deterrnine the effective pressure law in practice and its relation to the type of used porous fluid. The authors will analyze an example of porous fluid that is neutrai physically and chemically for rocks (kerosene) and an example of strongly sorptive gas (carbon dioxide). The analysis consisted of series of "individual tests" and deterrnination on such basis the differential strength limit [...] as the function of(Pp) porous fluid and (P) confining pressure and looking for effective pressure laws and effective pressure values accordingly to methodology described in chapter 2 of this paper. The present authors started their investigations with "Tumlin" sandstone saturated with kerosene. The results of this experiment in respect [...] values are shown in table 2. On the basis of shown in this table results the authors made charts showing relations between differential strenght limit [...] and porous pressure (Pp) at confining pressure (P) as a parameter shown in fig. 9. The effective pressure law and value of effective pressure for two values of differential strength limit was sought for: 60 MPa and 263 MPa as shown in fig. 9. According to the procedure described in chapter 2 parameters of intersection of straight lines were found with equations and bell-shaped curves of the type (15). Those points were indicated Pp - p coordinate system and necessary approximations were made. Results were shown in fig. 10. Finally for selected values of differential strength limit the authors achieved equations and effective pressure values (P ) given with relations (25). Next step consisted of using the same procedure for the Tumlin sandstone whose porous space was filled with carbon dioxide. In table 3 [...] values achieved in the experiments and in fig. 11 respective curves are shown. Effective pressure laws and values of effective pressure were obtained for [...] equal to 195 MPa and 277 MPa. In case of selected values of differential strength limit the fuli procedure of deterrnination of effective pressure laws and values of effective pressure was achieved and showed as a relation (28). Their geometrical interpretation is shown in fig. 12. Described considerations showed certain method of deterrnination of effective pressure law and effective pressure value for rocks which is based on alaboratory triaxial compression test. This method allows for deterrnination of relation between analyzed property of a rock and confining and porous pressures values. Examples presented in chapter 4 show the application of this method in reference to the so called differential strength limit. The achieved results show that if a relation (3) is used as the effective pressure law then a coefficient serves the role of a certain "balance" which deterrnines the influence of porous pressure on the final value of effective pressure. Such coefficient may be equal to a value from three different ranges: 1) a < 1; equation (3) is the effective pressure law in the form proposed by Biot and those who further developed this concept (e.g.: Nur & Byerlee, 1971; Rice & Cleary, 1976; Zienkiewicz & Shiomi, 1984; Detournay & Cheng, 1993). The range ofapplicability of the equation (3) is in this form automatically limited to the range of applicability of Biot's consolidation theory and as follows the range of Hooke's lawapplicability. 2) a = 1; the equation (3) has classical form coined by von Terzaghi (Terzaghi, 1923) shown in (I). The possibility of its application in case of rocks is limited by - mentioned in the introductory part - Handin 's conditions (cf. Handin et al., 1963). An importarit summary of the application of Terzaghi's formula may be found in Bluhm and de Boer work (1996). 3) Equation [...]; in which the value of a> 1 coefficient is allowed. At present there is no possibility to check real maximum values of this coefficient. Given value of "upper" limit is derived only from the conditions of the experiment (porous pressure cannot be higher that confining pressure - cf. chapter I). The fact that this coefficient may be higher than unit was demonstrated experimentally for the first time by Gustkiewicz et al. (2004) in reference to differential strength limit. The reasons for increased significance of porous pressure for evaluated material property must be sought for in the appearance of not only mechanical interactions but also physical and chemical processes - sorption in particular between rock and porous fluid. For more refer to e.g. Gustkiewicz et al. (2004), Gustkiewicz and Nowakowski (2005) and Nowakowski (2005). It must be noted also that - in contrast to Biot's theory considerations - the procedure demonstrated in chapters 1 i 2 of this paper that determines effective pressure laws and effective pressure values is not conclusive in respect of a mathematical form of such equation. In particular there are no reasons not to consider Q(P, pp) surface in chapter 1 as the straight-drawn surface. In such case a curve (10) marked on Q(P, pp) surface does not have to be a straight line and as a consequence its projection on the (p, pp) piane does not have to be a straight line either in the equation (11). It means that the equation of effective pressure (11) may be non-linear because of porous Pp pressure.
PL
Analiza właściwości mechanicznych skały zazwyczaj prowadzona jest przy założeniu, że jest ona ośrodkiem jednofazowym, co oznacza, że skała traktowana jest jako ośrodek ciągły, składający się wyłącznie z fazy stałej. Założenie to prowadzi do zignorowania powszechnie znanego faktu, iż w rzeczywistości skała jest materiałem nieciągłym, zawierającym oprócz tworzących ją stałych składników także obszary pustek o różnym kształcie i wymiarach. Stopień komplikacji zagadnienia wzrasta jeśli wziąć pod uwagę, że pustki te, objęte wspólną nazwą przestrzeni porowej, mogą być wypełnione płynem, który może oddziaływać na skałę na różne sposoby. W szczególności może to być oddziaływanie czysto mechaniczne, polegające na zmianach naprężenia w skale wskutek zmian ciśnienia płynu porowego, lub też fizykochemiczne a nawet chemiczne, zmieniające właściwości materii skalnej wskutek interakcji zachodzących miedzy płynem a szkieletem skały (np. procesy sorpcyjne, reakcje chemiczne). W sytuacji najbardziej złożonej będziemy mieli do czynienia z oddziaływaniem będącym kombinacją powyższych czynników. Intuicja podpowiada, że matematyczny opis procesów zachodzących obciążonym ośrodku porowatym wymagałby przede wszystkim sporządzenia matematycznego opisu samej przestrzeni porowej, który musiałby zawierać informacje o wielkości opisywanego obszaru, wielkości i kształcie porów, ich rozmieszczeniu wewnątrz analizowanej przestrzeni a także uwzględniać fakt, czy tworzą one sieć połączeń czy też są pustkami izolowanymi. Sporządzenie takiego opisu przestrzeni porowej nastręcza tak ogromnych trudności, że gdy problem zjawisk zachodzących w obciążonym ośrodku porowatym stał się aktualny zaczęto poszukiwać jakiegoś sposobu jego ominięcia. Omawiany w niniejszej pracy sposób podejścia do problemu ciśnienia efektywnego został wypracowany na podstawie badań laboratoryjnych skał w klasycznym trójosiowym stanie naprężenia (ang. "individual test" - por. Kovari i in., 1983). Podczas takiego testu walcowa próbka skalna znajduje się w komorze typu Karrnana i jest obciążona osiowosymetrycznymi naprężeniami ściskającymi spełniającymi warunek [...]. Ciśnienie okólne [...] zadawane jest na pobocznicę próbki cieczą, a naprężenie osiowe [...] tłokiem prasy naciskającym na czoło próbki. Próbka oddzielona jest od medium zadającego ciśnienie okólne odkształcalną osłoną. Ponadto przestrzeń porowa rozważanej próbki wypełniona jest płynem porowym (cieczą lub gazem) pozostającym pod stałym ciśnieniem o wartości Pp Schemat obciążeń działających na próbkę podczas eksperymentu przedstawia rys. l. Dla tak obciążonej próbki rozważamy dowolną, charakteryzującą skałę wielkość Q, która jest funkcją ciśnień p i Pp- Funkcja ta tworzy w przestrzeni zmiennych (Q, p, pp) pewną powierzchnię (rys. 2). Na powierzchni tej wyróżnimy teraz krzywą spełniającą równanie (10), czyli linię, wzdłuż której interesująca nas wielkość Q ma wartość stałą. Następnie dokonamy rzutowania krzywej danej równaniem (10) na płaszczyznę (Pp' p). W wyniku takiej operacji otrzymujemy na tej płaszczyźnie związek (11). Związek ten, definiujące zbiór par punktów p i Pp, dla których analizowana wielkość Q ma wartość stałą, nazywać będziemy równaniem ciśnienia efektywnego (Robin, 1973). Jeżeli teraz dokonamy w równaniu (li) podstawienia (12), to otrzymamy zależność (13). Obecne w tej zależności ciśnienie p' nazywać będziemy wartością ciśnienia efektywnego dla równania ciśnienia efektywnego (li) i wielkości Q spełniającej warunek (10). Zdefiniowana wzorem (13) wartość ciśnienia efektywnego p , może być traktowana jako pewne zastępcze ciśnienie okólne, które - zastosowane do skały dla Pp = O - wywiera na badaną wielkość Q taki sam wpływ jak para niezerowych ciśnień p i Pp spełniających zależności (10) i (11). Z kolei wiążąca ze sobą ciśnienia okólne i porowe funkcja (11) pokazuje, jakie wartości par ciśnień p i Pp mogą odpowiadać konkretnej wartości wielkości Q lub też, jeśli konieczne jest rozumowanie odwrotne, jakiej wartości wielkości Q oczekiwać możemy dla danych wartości ciśnień p i pp. Zaprezentowany powyżej formalizm opisu ciśnienia efektywnego został po raz pierwszy zaproponowany przez Robina (1973), który oparł się w tym przypadku m.in. na rozważaniach Nura i Byerlee (1971) oraz Brace'a (1972). Sposób zastosowania tego formalizmu do analizy wyników badań laboratoryjnych pokazał Gustkiewicz (1990), a rozwinęli Gustkiewicz i in. (2003, 2004) oraz Nowakowski (2005) z tym, że te ostatnie prace poświęcone są w szczególności analizie zjawiska zachodzących w próbkach skalnych, w których naprężenie osiągnęło różnicową granicę wytrzymałości. Z rozważań wymienionych wyżej autorów wynika, że postać równania ciśnienia efektywnego (11) zależeć będzie m.in. od: - analizowanej właściwości skały Q, - stanu naprężenia w skale, - właściwości przestrzeni porowej skały. Przedmiotem badań, których wyniki zostaną omówione w niniejszej pracy był dolnotriasowy piaskowiec z Tumlina (zwany dalej piaskowcem "Tumlin") występujący w północnej partii obrzeża Gór Świętokrzyskich w rejonie Suchedniowa. Na ich przykładzie zostanie praktycznie pokazany sposób wyznaczania równania ciśnienia efektywnego oraz zależność postaci tego równania od rodzaju zastosowanego płynu porowego. Przeanalizowany zostanie przypadek, gdy płynem porowym była obojętna fizykochemicznie dla skały ciecz (nafta), oraz gdy był nią silnie sorbujący gaz (dwutlenek węgla). Badania polegały na wykonaniu serii testów klasycznego trójosiowego ściskania, wyznaczeniu na ich podstawie różnicowej granicy wytrzymałości [...] jako funkcji ciśnień porowego (Pp) i okólnego (P) oraz poszukiwaniu równań i wartości ciśnienia efektywnego zgodnie z metodyką opisaną w rozdz. 2 niniejszej pracy. Badania rozpoczęto od próbek piaskowca "Tumlin" nasączonego naftą" Zestawienie uzyskanych w wyniku eksperymentów wartości [...] pokazuje tab. 2. Na podstawie zestawionych w tej tabeli wyników wykonano wykresy zależności między różnicową granicą wytrzymałości [...] a ciśnieniem porowym (Pp), przy ciśnieniu okólnym (P) jako parametrze pokazane na rys. 9. Poszukiwano równania ciśnienia efektywnego i wartości ciśnienia efektywnego dla dwóch wartości różnicowej granicy wytrzymałości: 60 MPa i 263 MPa tak, jak to zaznaczono na rys: 9. Zgodnie z procedurą opisaną w rozdz. 2 znaleziono współrzędne punktów przecięcia prostych o równaniach z krzywymi dzwonowymi typu (15). Punkty te zaznaczono następnie w układzie współrzędnych pp- p i dokonano odpowiednich aproksymacji. Wyniki pokazano na rys. 10. Ostatecznie dla wybranych wartości różnicowej granicy wytrzymałości otrzymano równania i wartości (P ') ciśnienia efektywnego dane związkami (25). Kolejnym krokiem było zastosowanie tej samej procedury do piaskowca "Tumlin" , którego przestrzeń porowa wypełniona była dwutlenkiem węgla. Uzyskane podczas eksperymentów wartości [...] zestawiono w tab. 3, a odpowiednie krzywe pokazano na rys. 11. Równań i wartości ciśnienia efektywnego poszukiwano dla [...] równej 195MPa i 277 MPa. Wykonując dla wybranych wartości różnicowej granicy wytrzymałości pełną procedurę wyznaczania równań i wartości ciśnienia efektywnego otrzymano jako wynik zależności (28). Ich interpretację geometryczną pokazano na rys. 12. Zaprezentowane w niniejszej pracy rozważania pokazały pewną metodę wyznaczania równania i wartości ciśnienia efektywnego dla skał, bazującą na laboratoryjnym teście trójosiowego ściskania. Metoda ta daje możliwość znalezienia zależności między wartością analizowanej właściwości skały a wartościami ciśnień okólnego i porowego. Przykłady zamieszczone w rozdz. 4 pokazują zastosowanie tej metody w odniesieniu do tzw. różnicowej granicy wytrzymałości. Uzyskane wyniki wykazały, że jeżeli związek (3) jest wykorzystywany jako równanie ciśnienia efektywnego, to współczynnik a pełni w tym równaniu funkcję pewnej "wagi", która określa jak duży jest wpływ wartości ciśnienia porowego na ostateczną wartość ciśnienia efektywnego. Współczynnik ten może przyjmować wartości z trzech różnych zakresów: I) a < I; równanie (3) jest równaniem ciśnienia efektywnego w postaci zaproponowanej przez Biota i tych, którzy jego koncepcję rozwijali (np.: Nur & Byerlee, 1971; Rice i Cleary, 1976; Zienkiewicz i Shiomi, 1984; Detoumay i Cheng 1993). Zakres stosowalności równania (3) jest w tej postaci automatycznie ograniczony do zakresu stosowalności teorii konsolidacji Biota a co za tym idzie do zakresu stosowalności prawa Hooke'a. 2) a = I; równanie (3) przyjmuje klasyczną, sformułowaną przez von Terzaghiego (Terzaghi, 1923) postać (l). Możliwości jego zastosowania do skał ograniczają - wspomniane we wstępie do niniejszej pracy - warunki Handina (por. Handin i in., 1963). Wa:l:nym podsumowaniem rozważań teoretycznych na temat granic stosowalności wzoru Terzaghiego jest praca BIuhma i de Boera (1996). 3) [...]; równanie, w którym dopuszcza się wartość współczynnika a > l. Na obecnym etapie badań nie ma możliwości stwierdzenia, jakie są rzeczywiście maksymalne możliwe wartości tego współczynnika. Podana wartość ograniczenia "od góry" wynika jedynie z warunków eksperymentu (ciśnienie porowe nie może być większe od okólnego - por. rozdz. I). To, że współczynnik ten może przyjmować wartości większe od jedności zostało po raz pierwszy pokazane doświadczalnie przez Gustkiewicza i in. (2004) w odniesieniu do różnicowej granicy wytrzymałości. Przyczyn tak znaczącego wzrostu roli ciśnienia porowego dla rozważanej właściwości materiału należy upatrywać w pojawieniu się między skałą a płynem porowym nie tylko oddziaływań czysto mechanicznych, ale także procesów fizykochemicznych - przede wszystkim sorpcji. Szerzej na ten temat m.in. Gustkiewicz i in. (2004), Gustkiewicz i Nowakowski (2005) i Nowakowski (2005). Należy także zauważyć, że - w przeciwieństwie do rozważań wynikających z teorii Biota - przedstawiona w rozdz. I i 2 niniejszej pracy procedura wyznaczania równania i wartości ciśnienia efektywnego nie przesądza o matematycznej postaci tego równania. W szczególności nic nie stoi na przeszkodzie, aby wprowadzona do rozważań w rozdz. I powierzchnia [...] nie była powierzchnią prostokreślną. W takim przypadku wyróżniona na powierzchni Q(p, pp) krzywa (10) nie musi być linią prostą, a w konsekwencji nie musi być prostą również jej rzut na płaszczyznę (P,pp) dany równaniem (I l). Oznacza to, że równanie ciśnienia efektywnego (I l) może być równaniem nieliniowym ze względu na ciśnienie porowe Pp.
14
Content available remote Deformational properties of flysch sandstones under conventional triaxial compression conditions
Łukaszewski P.
Archives of Mining Sciences
|
2007
|
Vol. 52, no 3
371-385
EN
The process of deformation of flysch sandstones under conditions of conventional triaxial compression is characterised in the paper. Samples of three types of clastic rocks varying in degree of diagenesis and grain-size distribution were tested. The influence of confining pressure on the deformability and ultimate strength of these rocks was investigated. In particular, the influence of confining pressure on critical axial and circumferential strain, Young's modulus, Poisson's ratio, threshold of absolute dilatancy and limit of linearity of the differential stress - axial strain characteristic was examined. The results of the research undertaken show that weakly diagenesed clastic rocks of low strength feature high deformability and fine-grained massive clastic rocks of high strength feature low deformability. In addition, the normalised threshold of absolute dilatancy increases with an increase in confining pressure in the case of weakly diagenesed rocks and decreases in the case of massive fine-grained clastic rocks.
PL
W artykule scharakteryzowano proces deformacji w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania wybranych piaskowców fliszowych na podstawie charakterystyk naprężenie różnicowe - odkształcenie osiowe, obwodowe i objętościowe. Z całego kompleksu skał fliszowych wybrano do badań trzy typy fliszowych skał klastycznych różniące się przede wszystkim uziarnieniem. Typ I stanowiły słabo zdiagenezowane, różnoziarniste skały klastyczne, typ II - grubo- i średnioziarniste skały klastyczne, a typ III - drobnoziarniste skały klastyczne. Do słabo zdiagenezowanych, różnoziarnistych skał klastycznych zaliczono piaskowce istebniańskie z Woli Komborskiej oraz piaskowce ciężkowickie z Ciężkowic. Pod względem petrograficznym są to arenity, czyli piaskowce, w których udział spoiwa jest poniżej 15%. Do grubo- i średnioziarnistych skał zaliczono piaskowce godulskie z Brennej, piaskowce magurskie z Barcic oraz piaskowce krośnieńskie z Mucharza. Pod względem petrograficznym są to waki, czyli skały, które mają od 20 do 35% spoiwa. Do III typu, czyli do drobnoziarnistych skał klastycznych, zaliczono piaskowce cergowskie z Klęczan, piaskowce istebniańskie z Rabego oraz z warstw lgockich piaskowce przechodzące w mułowiec z Iarganicy. Badania wytrzymałościowe w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania przeprowadzono w laboratorium Zakładu Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego za pomocą sztywnej prasy MIS 815 wyposażonej w komorę trójosiową typu MIS 656.05. Były to badania przy ciśnieniach okólnych równych 30, 60 i 90 MPa. Ciśnienia te zadawano ze stałą prędkością równą 3.3 Mpa/s. Po zadaniu określonego ciśnienia okólnego próbki skalne obciążano ze stałą prędkością przesuwu tłoka równą 0,05 mm/min. Na podstawie zależności między naprężeniem różnicowym a odkształceniem osiowym, obwodowym i objętościowym dla każdej badanej próbki wyznaczono parametry przedstawione na rysunku 2. Chcąc w pełni przeanalizować wpływ ciśnienia okólnego na przebieg procesu deformacji wyniki badań w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania uzupełniono o wyniki testów jednoosiowego ściskania. Wyniki testów wytrzymałościowych dla przedstawicieli trzech wydzielonych typów skał klastycznych, czyli dla próbek piaskowców z Ciężkowic, z Mucharza oraz z Klęczan przedstawiono na krzywych naprężenie różnicowe - odkształcenie dla kolejnych wartości ciśnienia okólnego (rys. 3-5). Badane fliszowe skały klastyczne wykazują wyraźny wzrost granicznego największego naprężenia głównego wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego (rys. 6). Wzrost ten jest obserwowany zarówno dla trzech wydzielonych typów skał klastycznych, jak i dla wszystkich ośmiu analizowanych odsłonięć. Największą wytrzymałością charakteryzują się drobnoziarniste skały klastyczne (typ III), a naj mniejszą słabo zdiagenezowane, różnoziarniste skały klastyczne (typ I). Bardzo ciekawą zależność uzyskano, gdy analizie poddano te same wartości granicznego największego naprężenia głównego i ciśnienia okólnego, ale znormalizowane względem wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie (rys. 7). Największe znormalizowane względem ae wartości al na granicy wytrzymałości uzyskano dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych, a najmniejsze dla drobnoziarnistych skał klastycznych. Wyniki badań trójosiowych (rys. 7) aproksymowano warunkiem wytrzymałościowym Hoeka i Browna. Wartości występującej w tym warunku stałej empirycznej m wynoszą 12,8 dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych, 12,0 dla grubo- i średnioziarnistych skał klastycznych i 13,3 dla drobnoziarnistych skał klastycznych. Dla badanych skał zaobserwowano również wzrost krytycznego odkształcenia osiowego wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego (rys. 8). Wzrost ten zaobserwowano zarówno dla analizowanych trzech typów skał klastycznych, jak i dla ośmiu pojedynczych odsłonięć. Największe wartości krytycznego odkształcenia osiowego charakterystyczne są dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych, a najmniejsze - dla drobnoziarnistych skał klastycznych, tych charakteryzujących się największą wytrzymałością. Podobne zależności uzyskano dla krytycznych odkształceń obwodowych. W warunkach jednoosiowego ściskania (p = O MPa) największe wartości znormalizowanego naprężenia różnicowego na granicy liniowości odkształceń osiowych (Ul -U3)EI(UI -U3)max uzyskano dla drobnoziarnistych skał klastycznych, a najmniejsze dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych (rys. 10). Po zadaniu ciśnienia do 30 MPa zaobserwowano wyraźny spadek tego parametru dla typu II i III oraz wyraźny wzrost dla typu I. Natomiast wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego z 30 do 90 MPa zaobserwowano już spadek tego parametru dla wszystkich trzech analizowanych typów skał klastycznych. W warunkach jednoosiowego ściskania (p = O MPa) największe wartości znormalizowanego naprężenia różnicowego na progu dylatancji właściwej [...]] max uzyskano również dla drobnoziarnistych skał klastycznych, a najmniejsze dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych (rys. II). Wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego dla drobnoziarnistych skał klastycznych zaobserwowano wyraźny spadek tego parametru, podczas gdy dla słabo zdiagenezowanych skał klastycznych zaobserwowano wyraźny wzrost tego parametru. Dla grubo- i średnioziarnistych skał klastycznych parametr ten wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego nie zmienia się. Analiza porównawcza odkształceń osiowych i objętościowych w procesie deformacji skał w warunkach jednoosiowych i w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania (rys. 12) wskazuje, że w zaawansowanym stanie deformacji, szczególnie po przekroczeniu krytycznych wartości naprężeń, proces deformacji przebiega odmiennie. W warunkach jednoosiowych znacznym odkształceniom obwodowym towarzyszy stabilizacja odkształceń osiowych, krzywa zależności pomiędzy odkształceniami objętościowymi i odkształceniami osiowymi opada prawie pionowo tworząc z osią odkształceń osiowych kąt zbliżony do 90°. W warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania dla p = 90 MPa znacznym odkształceniom obwodowym towarzyszą natomiast tylko nieznacznie mniejsze odkształcenia osiowe, a opadająca krzywa [...] nachylona jest pod kątem wynoszącym od 63° dla skał typu III, przez 59° dla skał typu II, po 50° dla skał typu I. Należy jednak zwrócić uwagę, że - w odróżnieniu od testów trójosiowych - sygnałem sterującym pracą maszyny wytrzymałościowej podczas testów jednoosiowych nie było przemieszczenie tłoka lecz odkształcenie obwodowe próbki skalnej; próby najednoosiowe ściskanie prowadzone były ze stałą prędkością tego odkształcenia, równą [...]. Przedstawione wyniki badań wytrzymałościowych klastycznych skał fliszowych, pomimo monotonnego składu petrograficznego analizowanych skał, wykazują stosunkowo duże zróżnicowanie procesu deformacji dla wydzielonych trzech typów skał. Słabo zdiagenezowane, różnoziarniste, porowate skały klastyczne charakteryzujące się niską wytrzymałością cechują się dużą odkształcalnością, a drobnoziarniste masywne skały klastyczne o wysokiej wytrzymałości cechuje z kolei mała odkształcalność. Analizując razem wytrzymałość i odkształcalność analizowanych skał na podstawie zależności między krytycznym naprężeniem różnicowym a krytycznymi odkształceniami osiowymi i objętościowymi (rys. 13) wyraźnie widać wpływ stopnia diagenezy i uziarnienia na uzyskane wyniki. Dla trzech analizowanych typów skał uzyskano wyraźne współkształtne zależności o charakterze logarytmicznym. Analizując wyniki dla dariego pojedynczego ciśnienia okólnego wyraźnie również widać, że dla skał typu I duże odkształcenia odpowiadają małym wytrzymałościom, podczas gdy dla skał typu III mniejszym odkształceniom odpowiadają z kolei większe wytrzymałości.
15
Content available remote Różne postacie równania ciśnienia efektywnego uzyskane podczas badań laboratoryjnych piaskowca TULIN
Nowakowski A.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2006
|
Vol. 8, no. 1-4
193--201
PL
Artykuł zawiera analizę wyników laboratoryjnych testów klasycznego trójosiowego ściskania próbek piaskowca „Tumlin”. Podczas testów przestrzeń porowa badanych próbek skał wypełniona była znajdującym się pod ciśnieniem gazem, przy czym stosowano gaz uznawany za fizykochemicznie obojętny wobec badanej skały (azot) oraz gaz sorbujący (dwutlenek węgla). Przedmiotem analizy była zależność postaci równania ciśnienia efektywnego od stanu naprężenia. Poszukiwano postaci równania ciśnienia efektywnego w zakresie naprężeń sprężystych (wg teorii Biota), na granicy liniowości odkształceń podłużnych oraz na granicy wytrzymałości. Wyniki analiz pozostają w sprzeczności z wynikami uzyskiwanymi w latach 2003-2005. Praca zawiera opis zaistniałych sprzeczności oraz wskazuje możliwe przyczyny ich zaistnienia.
EN
Some results of the triaxial individual tests of specimens cut from “Tumlin” sandstone were presented in the paper. During the test a specimen was saturated with pressurized inert (nitrogen) or non-inert (carbon dioxide) gas. Form of the effective pressure law was studied with special consideration to state of stress in a specimen and to kind of porous gas. The form of effective pressure law was determinated according to the Biot consolidation theory, at the elasticity limit and at the strength limit. Some obtained results are inconsistent with results obtained in previous researches in the years 2003-2005. In the paper these inconsistencies were described as well as some possible reasons of the inconsistencies were indicated.
16
Kształtowanie się ciśnienia efektywnego w skałach, na granicy wytrzymałości
Gustkiewicz J., Nowakowski A.
Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej. Konferencje
|
2005
|
Vol. 75, nr 41
195-204
PL
Ciśnienie efektywne, traktowane jako pewna funkcja ciśnień okólnego i porowego, jest wygodnym środkiem opisu zachowań skały pozostającej w trojosiowym stanie naprężenia i wypełnionej znajdującym się pod ciśnieniem płynem porowym. Do opisu zmian tego ciśnienia wykorzystano definicję ciśnienia efektywnego sformułowaną przez Robina (1973) oraz wzór na ciśnienie efektywne zaproponowany przez Terzaghiego (1923) z jego późniejszymi modyfikacjami (Geertsma 1957, Skempton 1960). Studiowano sposób kształtowania się ciśnienia efektywnego na granicy wytrzymałości w zależności od zastosowanego płynu porowego. Wyodrębniono trzy sposoby kształtowania się ciśnienia efektywnego na granicy wytrzymałości skały: dla obojętnych płynów porowych (nafta, azot), dla nieobojętnego gazu (CO2) i dla nieobojętnej cieczy (H2O). Eksperymentalnie udowodniono, że pewne ograniczenia nakładane przez wspomnianych autorów na równania opisujące ciśnienie efektywne nie mają zastosowania w przypadku skał.
EN
Effective pressure is usually used as a very convenient parameter for the description of rock behaviour especially if the rock is considered in the triaxial state of stress with pressurized fluid (liquid or gas) in the pore space. In the paper a definition of the effective pressure formulated by Robin (1973) as well as formula proposed by Terzaghi (1923) and modified by Geertsma (1957) and Skempton (1960) for calculating the effective pressure, are used for studies on the shaping of the effective pressure when the rock is at its strength limit. According to the laboratory tests results the effective pressure at the strength limit is described by different mathematical formulas for inert and non-inert pore fluid. In case of rock saturated by non-inert pore gas the mathematical formula given for effective pressure by Terzaghi should be modified in different way than that proposed by Geertsma or Skempton.
17
Content available remote Różne sposoby kształtowania się ciśnienia efektywnego w skale znajdującej się na granicy wytrzymałości
Nowakowski A.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2005
|
Vol. 7, no. 3-4
189--202
PL
Artykuł zawiera wyniki badań nad kształtowaniem się ciśnienia efektywnego w skale, w której naprężenia osiągnęły granicę wytrzymałości. Studiowano wyniki eksperymentów klasycznego trójosiowego ściskania z płynem porowym pod ciśnieniem wykonanych dla dwóch: piaskowca „Tumlin” i opoki „Benatký”. Stosowano sorbujące (CO2 i H2O) i niesorbujące (nafta, azot) płyny porowe. Prace te były kontynuacją badań prowadzonych w latach 2003 i 2004. Badania próbek opoki nasączonych CO2 potwierdziły wyrażane już przypuszczenia (Gustkiewicz i in., 2004), że równanie ciśnienia efektywnego może być nieliniowa funkcją ciśnienia porowego. Z kolei wyniki testów piaskowca nasączonego H2O pozwoliły zweryfikować dotychczasowe poglądy (Gustkiewicz i in., 2003, 2004) na temat wpływu jaki woda pod ciśnieniem, jako płyn porowy, wywiera na właściwości skały.
EN
The article contains research results on shaping of the effective pressure law in rock specimen, in which stresses achieved the differential strength border. Some results of individual triaxial compression tests with pressurized pore fluids made for two ricks: sandstone “Jumlin” and gaize “Benatký” were studied. The carbon dioxide and distilled water were used as pore fluids. These works were a continuation of researches conducted in years 2003 and 2004. Examinations of specimens of the gaize saturated with CO2 confirmed conjectures expressed already (Gustkiewicz al all, 2004), that the effective pressure law can be in this case a non-linear function of the pore pressure. The test results obtained for saturated H2O sandstone permitted to modify current views (Gustkiewicz at all, 2003, 2004) about the influence which water under the pressure, as pore liquid, is exerting on rocks’properties.
18
Content available remote The influence of friction force on the post-critical failure of rock samples subjected to triaxial compression
Krzysztoń D.
Archives of Mining Sciences
|
2005
|
Vol. 50, no 4
517-536
EN
A typical friction experiment for determination of the friction force between a sliding rider of mass m and a rigid flat is presented in the paper (Fig. 1). The dependence between the friction force and the rider displacement was determined on the basis of experiments (Fig. 2 - Byerlee, 1978). Three values of friction forces were distinguished: initial (C), maximai (D) and residual (G) force. It was observed that after reaching the maximal value of friction force the rider displacement could be either stable or jerky. The jerky type of movement is known as a stick-slip (Byerlee, 1966; Byerlee & Brace, 1968; Paterson, 1978). When normal and shear stresses at the sample slip plane are known, the coefficients of friction cor responding to the initial, maximal and residual friction force are determined. As evidenced by Byerlee (1978), the straight line T = 0.85 [...] approximates the results for a variety of rock types for [...] 200 MPa (Fig. 3). The triaxial compression tests in a stiff testing machine at a confining pressure of 0-70 MPa were performed on Carboniferous rock samples collected from the Upper Silesian Coal Basin. The results showed that the post critical failures of waste rocks were congruent with smooth curves; failures of coals, however, were characterized by a stick-slip (Sanetra, 1994; Krzysztoń et al., 1998; Sanetra, 2004 - Fig. 5). The normal and shear stresses at the sample slip plane of known slope were calculated for the determined values of critical stress and residual stress in a uniaxial state of stress, and for a given confining pressure. The coefficients of maximal and residual frictions were also calculated, e.g. Table l. The obtained results shown in Figs. 6 and 7 were compared with the Byerlee law. Basing on foreign literature, the conditions at which stick-slip occurs were described and the method for determining normal stress (confining pressure), at which the transition from stable sliding to stick-slip takes place, was presented.
PL
W pracy przedstawiono typowy eksperyment dla określenia siły tarcia pomiędzy przesuwającą się próbką o masie m a sztywnym podłożem (rys. I). Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów uzyskano wykres przedstawiający zależność pomiędzy siłą tarcia a przemieszczeniem próbki (rys. 2 - Byerlee, 1978). Na wykresie wyróżniono trzy wartości siły tarcia: początkową, maksymalną i resztkową siłę tarcia. Po uzyskaniu maksymalnej wartości siły tarcia dalsze przemieszczenie próbki może zachodzić w sposób gładki lub w sposób szarpany, charakteryzujący drgania cierne (Byerlee, 1966; Brace i Byerlee, 1968; Paterson, 1978). Znając naprężenia normalne i styczne w płaszczyźnie poślizgu wyznacza się współczynnik tarcia odpowiadający początkowej, maksymalnej lub resztkowej sile tarcia. Byerlee wykazał, że dla maksymalnej siły tarcia prosta o równaniu, = 0,85 [...] dobrze aproksymuje wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych dla różnych rodzajów skał, gdy [...] 200 MPa (rys.3). Drgania cierne są również obserwowane w badaniach trójosiowego ściskania skał prowadzonych w sztywnej maszynie wytrzymałościowej, przy zastosowaniu ciśnienia okólnego o dużej wartości (Byerlee, 1966, 1967; Byerlee i Brace, 1968; Byerlee, 1975; Paterson; 1978; Shimada, 2000). W Laboratorium Geomechaniki Górniczej Zakładu Tąpań i Mechaniki Górotworu Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach prowadzone są trójosiowe badania skał w sztywnej maszynie wytrzymałościowej MTS 810 NEW przy zastosowaniu komory ciśnieniowej 70 MPa. W latach 1999-2002 prowadzono programowe badania nad wpływem ciśnienia okólnego na własności naprężeniowo-odkształceniowe typowych skał karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Niektóre badania uwzględniały również pomiar kątów nachylenia płaszczyzny zniszczenia w trójosiowym ściskaniu próbek skalnych przy zastosowaniu ciśnienia okólnego w zakresie 0+50 MPa (Krzysztoń i in., 2002). W niniejszej pracy wykorzystano uzyskane wyniki i obliczono naprężenia normalne i naprężenia styczne w płaszczyznach poślizgu próbek skalnych badanych typów skał. W obliczeniach uwzględniono naprężenie krytyczne w jednoosiowym stanie naprężenia charakteryzujące skałę zwięzłą i naprężenie resztkowe odpowiadające skale spękanej. Kąty ścinania próbek nieznacznie różniły się dla badanych typów skał i obliczenia przeprowadzono dla jednego kąta ścinania, zależnego od ciśnienia okólnego zmieniającego się w zakresie 5+50 MPa (p = 5,10,20,30,50 MPa). Znając wartości naprężenia normalnego i stycznego w płaszczyźnie ścinania wyznaczono współczynniki tarcia i kąty tarcia wewnętrznego dla maksymalnej i resztkowej siły tarcia. Obliczenia współczynników tarcia dla skały zwięzłej i skały spękanej przeprowadzono tabelarycznie (np. Tab. 1). Uzyskane zależności miedzy naprężeniem ścinającym i naprężeniem normalnym w płaszczyznach ścinania badanych próbek zwięzłych i spękanych zaznaczono odpowiednio na rysunkach 6 i 7. Na rysunkach tych przedstawiono linią ciągłą zależność Byerlee'a. Na ogół zależność Byerlee'a aproksymuje wyniki eksperymentalne dla skał .zwięzłych (maksymalna siła tarcia) natomiast określa z nadmiarem wyniki dla skały spękanej (resztkowa siła tarcia) gdy resztkowe naprężenia normalne są większe niż 40 MPa. Drgania cierne są niebezpieczne, bo mogą powodować trzęsienia ziemi lub wstrząsy górotworu. Na podstawie literatury zagranicznej podano warunki, w jakich występują drgania cierne i sposób określenia naprężenia normalnego (ciśnienia okólnego), przy którym następuje przejście od statecznego poślizgu do drgań ciernych.
19
Content available remote Kształtowanie się ciśnienia efektywnego w klasycznym, trójosiowym stanie naprężenia na podstawie wyników pękania i deformacji wybranych skał
Gustkiewicz J., Nowakowski A., Nurkowski J., Stanisławski L., Lizak Z.
Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
|
2004
|
Vol. 6, no. 1-2
3--17
PL
Artykuł zawiera podsumowanie prowadzonych w latach 2003 i 2004 badań nad kształtowaniem się ciśnienia efektywnego w skale, w której naprężenia osiągnęły granicę wytrzymałości. W ramach badań laboratoryjnych wykonano eksperymenty klasycznego trójosiowego ściskania z płynem porowym pod ciśnieniem dla trzech skał: piaskowca „Tumlin”, wapienia „Pińczów” i opoki „Benatký”. Stosowano sorbujące (CO2 i H2O) i niesorbujące (nafta, azot) płyny porowe. Studiowano sposób zachowania ciśnienia efektywnego na granicy wytrzymałości w zależności od zastosowanego płynu porowego. Wyodrębniono trzy różne sposoby kształtowania się ciśnienia efektywnego na granicy wytrzymałości skały: dla obojętnych płynów porowych (nafta, azot), dla nieobojętnego gazu (CO2) i dla nieobojętnej cieczy (H2O). Podano prawdopodobne przyczyny zachodzących różnic. Uzyskane wyniki wykorzystane zostaną do dalszych badań nad kształtowaniem się w skałach ciśnienia efektywnego.
EN
In the paper some results of laboratory researches that had been conducted in the years 2003 and 2004 were presented. During those researches an effective pressure at the strength limit of rock was studied as a function of confining pressure and pore pressure. The individual triaxial compression tests with inert and non-inert fluids in the pore space of rock were conducted for three rocks: “Tumlin” sandstone, “Pińczów” limestone and „Benatký” gaizé. Kerosene and nitrogen as non-inert and water and carbon dioxide as inert pore fluids were used in the tests. Effective pressure at the strength limit was studied as a function of applied pore fluid. Three different ways of shaping of effective pressure were shown: for non-inert fluids (kerosene nitrogen), inert gas (carbon dioxide) and inert liquid (water). Some possible reasons of differences in rock behaviour were presented and discussed.
20
Content available remote Deformacje i pękanie skał w warunkach laboratoryjnych
Gustkiewicz J., Nowakowski A.
Archives of Mining Sciences
|
2004
|
Vol. 49, nr spec
8-50
PL
Laboratoryjne badania właściwości mechanicznych od lat pozostają jednym z podstawowych źródeł informacji o sposobach zachowania się skał pod obciążeniem. Badania laboratoryjne pozwalają na osiągnięcie powtarzalności w odniesieniu do takich warunków eksperymentu jak: sposób przygotowania próbki, zastosowane urządzenie badawcze, sposób zadawania obciążenia czy metody pomiaru mierzonych wielkości fizycznych. Generalnie przyjąć trzeba, że przy ustalaniu warunków, w jakich wykonuje się tego typu badania dąży się do odtworzenia w laboratorium warunków, w jakich skała znajduje się w stanie naturalnym, a następnie poszukuje praw rządzących zachowaniem materii skalnej w takich warunkach. W przypadku Pracowni Odkształceń Skał IMG PAN sformułowanie „laboratoryjne badania wła¬ściwości mechanicznych skał" obejmuje szeroki zakres eksperymentów laboratoryjnych, zarówno niszczących jak i nieniszczących. Podstawowymi eksperymentami wykonywanymi w Pracowni są testy jedno- i trójosiowego ściskania uzupełniane w miarę potrzeb i możliwości eksperymentami innych typów, wykonywanymi zarówno w IMG PAN, jak i, w ramach współpracy, w laboratoriach innych ośrodków naukowych krajowych lub zagranicznych (np. Akademii Górniczo Hutniczej w Krakowie, Instytutu Geoniki Akademii Nauk Republiki Czeskiej w Ostrawie czy Laboratorium Geofizyki Wnętrza Ziemi i Tektonofizyki CNRS w Grenoble). Początki laboratoryjnych badań deformacji ośrodka zwięzłego w Zakładzie Mechaniki Górotworu (ZMG) związane są nie z badaniami skał, lecz eksperymentami na ośrodku sypkim. W drugiej połowie lat 60-tych rozpoczęto w ZMG badania, które miały odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób zmierzona wartość odkształcenia zależy od miejsca jego pomiaru oraz długości bazy pomiarowej. Eksperymenty te, nazwane pomiarami fluktuacji odkształceń, miały umożliwić studia nad losowym charakterem odkształceń będącym konsekwencją losowego charakteru budowy ośrodka. Efektem były publikacje Kuśmierczyk i Żurawskiej (1970), Kleina i Kuśmierczyk (1972a, 1972b) oraz Kleina (1973a, 1973b), zaś uwieńczeniem tej serii badań była, obroniona (w 1973 r.) przez mgr inż. Gintera Kleina, praca doktorska, którą opublikowano w roku 1975 (Klein 1975). Podczas badań fluktuacji odkształceń próbek skalnych analizowano odchylenie standardowe fluktuacji, które wyrażano jako eksperymentalną funkcję długości czujnika i odkształcenia średniego próbki. To z kolei pozwoliło na określenie liniowego wymiaru objętości reprezentatywnej próbki. Całość tej problematyki zawarto w pracach Gustkiewicza (1975c, 1985a, 1985b) oraz Gustkiewicza i Kleina (1975). W 1976 r. rozpoczęto w Pracowni poszukiwania aparatury pozwalającej na badanie próbek w warunkach, w jakich element skały znajduje się na określonej głębokości. Uznano, że najlepiej do tego celu nadawać się będzie komora typu Karmana, w której cylindryczna próbka ściskana z zewnątrz ciśnieniem hydrostatycznym (zwanym ciśnieniem okólnym) jednocześnie może być ściskana tłokiem prasy w kierunku osi. W celu skonstruowania takiego urządzenia nawiązano kontakt z Ośrodkiem Badawczo-Rozwojowym Techniki Wysokich Ciśnień UNIPRESS PAN, mieszczącym się w Celestynowie k. Otwocka. Prace nad urządzeniem, które otrzymało nazwę GTA-10, zostały zakończone wykonaniem w pełni sprawnego prototypu w 1978 r., oraz patentem (Wysocki i in. 1983) w roku 1983. Urządzenie pozwalało na badanie cylindrycznych próbek skalnych dla ciśnień okólnych i porowych do 400 MPa. Maksymalna siła nacisku osiowego wynosiła 1500 kN. Przewidziano możliwość podgrzewania próbki w komorze do 450 K. Zasadę funkcjonowania urządzenia oraz pierwsze wyniki na nim uzyskane przedstawili Długosz i in. (1981a, 1981b). Obecny wygląd urządzenia GTA-10 przedstawia rys. 1. Zakres badań prowadzonych z wykorzystaniem urządzenia GTA-10 był i pozostaje bardzo szeroki. Studiowano wpływ ciśnień okólnego i porowego na granicę wytrzymałości skały i odpowiadające jej odkształcenie oraz moduł Younga i współczynnik Poissona, analizowano zmiany objętości skały pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego i ich konsekwencje dla jej właściwości mechanicznych, studiowano zmiany tych właściwości w wyniku oddziaływania sorbujących i niesorbujących płynów porowych. Możliwości badawcze w tym zakresie z pewnością nie zostały wyczerpane, a badania są kontynuowane. Badania zależności między odkształceniem podłużnym i poprzecznym próbki na granicy wytrzymałości a zastosowanym ciśnieniem okólnym doprowadziły do ustalenia własnego kryterium wyznaczającego dwie wartości charakterystyczne ciśnienia okólnego: ciśnienia przejścia między kruchym pękaniem a ciągliwym płynięciem skały oraz ciśnienia wejścia skały w stan pełnej ciągliwości (Gustkiewicz 1985c). Prowadzone następnie badania skał w trójosiowym stanie naprężenia w obecności niesorbujących (nafta, N2) i sorbujących (H2O, CO2) płynów porowych pod ciśnieniem dostarczyły informacji o związku miedzy ciśnieniem efektywnym a sposobem zachowania się skały po przekroczeniu granicy wytrzymałości (kruche, ciągliwe). Pozwoliły także określić zmiany ilościowe granicy wytrzymałości i innych stałych materiałowych w zależności od rodzaju użytego płynu porowego (Gustkiewicz 1985d, 1990). Szczególnym przypadkiem trójosiowych testów wytrzymałościowych były badania ściśliwości polegające na pomiarze i rejestracji zmian objętości próbki skalnej w zależności od ciśnienia hydrostatycznego. Badania te pozwoliły uzyskać interesujące informacjena temat zachowania szkieletu i przestrzeni porowej skały w warunkach wysokiego ciśnienia. Na tej podstawie zdefiniowano na krzywej ściśliwości pewne punkty charakterystyczne (ciśnienie zamykające spękania, ciśnienie konsolidacji), w których kończą się lub rozpoczynają znaczące zmiany w strukturze skały (por. Gustkiewicz 1989a). W grudniu 1993 r. wyposażenie Pracowni uległo istotnemu wzbogaceniu gdyż w laboratorium została zainstalowana sztywna maszyna wytrzymałościowa INSTRON 8500 Rock Testing System (rys. 2). Urządzenie to zostało wykonane przez firmę INSTRON z uwzględnieniem sugestii zgłaszanych przez IMG PAN w taki sposób, aby spełniać warunki niezbędne do badań materiałów kruchych (skały). Zapewniona została duża sztywność ramy prasy (10 MN x mm-1), oraz siła nacisku (5000 kN) umożliwiająca przekroczenie granicy wytrzymałości dla próbek o dużych wymiarach. Cyfrowy układ sterowania z pętlą sprzężenia zwrotnego (tzw.feedback loop control system) pozwalał na wykonywanie eksperymentów ze stałą prędkością narastania siły, deformacji podłużnej lub też deformacji obwodowej badanej próbki. Badania prowadzone na prasie INSTRON skoncentrowały się na analizie pełnych krzywych naprężenie-odkształcenie ze szczególnym uwzględnieniem ich części pozniszczeniowej. Wyniki tych badań (Nowakowski i Walaszczyk 1999) zostały następnie wykorzystane do matematycznego modelowania filarowo-komorowego systemu eksploatacji górniczej, co było przedmiotem obronionej w 1999r. pracy doktorskiej mgr inż. Andrzeja Nowakowskiego. Zasadnicze tezy tej pracy zostały następnie opublikowane przez Nowakowskiego i Walaszczyka (2000, 2001). Następnie zajęto się analizą wpływu pewnych warunków, w jakich wykonywany jest test jednoosiowego ściskania, na kształt pokrytycznej części charakterystyki opisującej zależności między naprężeniem w próbce a jej odkształceniem podłużnym. Powstała w wyniku tych prac publikacja Kortasa i Nowakowskiego (2002) była próbą wyjaśnienia sygnalizowanych już przez Wawersika (1968) zjawisk, zachodzących podczas testu jednoosiowego ściskania. Pełne zestawienie najważniejszych osiągnięć Pracowni w dziedzinie laboratoryjnych badań procesów deformacji i pękania skał wygląda następująco: Techniki pomiaru odkształceń i metodyka badań: -opracowano metodę kontroli równomierności obciążania próbki w teście jednoosiowego ściskania poprzez wyznaczanie momentu zginającego próbkę jako funkcji obciążania; znaleziono warunki zamocowania próbki w prasie zapewniające minimalizację momentu zginającego; -przeanalizowano zależność między kształtem pokrytycznej części uzyskiwanej w teście jedno¬ osiowego ściskania krzywej naprężenie - odkształcenie a wymiarami próbki (smukłość) i sposobem jej zamocowania w prasie (siła tarcia między podstawami próbki a płytami prasy); -opracowano metodę stosowania tensometrów oporowych na próbkach skał poddawanych ciśnieniu hydrostatycznemu do 400 MPa; -opracowano i opatentowano metodę pomiaru deformacji poprzecznych i podłużnych próbki przy pomocy czujników indukcyjnych pod ciśnieniem hydrostatycznym do 400 MPa; metoda może służyć do pomiaru deformacji sprężystych lub ciągliwych. Fluktuacje odkształceń: -opracowano techniki badania fluktuacji odkształceń jako funkcji losowej w ośrodku sypkim i na próbkach skał; -wyznaczono charakterystyki probabilistyczne fluktuacji, a w szczególności wyrażono odchylenie standardowe fluktuacji jako eksperymentalną funkcję odkształcenia średniego i długości bazy pomiarowej; funkcja ta może być podstawą wyznaczania reprezentatywnej długości bazy pomiarowej. Skały pod wysokim ciśnieniem - techniki badawcze i właściwości skał: -we współpracy z jednostkami spoza Instytutu zaprojektowano, wykonano i opatentowano pierwszą w kraju aparaturę do badania deformacji i pękania próbek skał nasyconych sorbującymi lub niesorbującymi płynami porowymi; ciśnienia okólne i porowe mogą osiągać 400 MPa, siła osiowa 1500 kN; -znaleziono eksperymentalne zależności między podłużnym i poprzecznym odkształceniem na granicy wytrzymałości a ciśnieniem okólnym; zdefiniowano ciśnienie przejścia między kruchym pękaniem a ciągliwym płynięciem oraz ciśnienie pełnej ciągliwości jako pewne punkty charakterystyczne na tych zależnościach; -wykazano na drodze eksperymentu, że przekroczenie przez ciśnienie okólne wartości ciśnienia zamykającego spękania lub ciśnienia konsolidacji może spowodować wzrost nachylenia krzywej zależności między granicą wytrzymałości a ciśnieniem okólnym (punkt umocnienia - rys. 14); -dokonano, na podstawie wyników własnych badań, synoptycznego opisu właściwości deformacyjnych i wytrzymałościowych badanych skał; pokazano związki miedzy ciśnieniem efektywnym a zmianami właściwości wytrzymałościowych i deformacyjnych skały; badania te wykonano dla sorbujących i niesorbujących płynów porowych z uwzględnieniem cieczy oraz gazów; -wykazano wpływ ciśnienia zasorbowanego CO2 na ciśnienia przejścia i pełnej ciągliwości węgla; -pokazano, jak ściśnięcie skały dostatecznie wysokim ciśnieniem hydrostatycznym zmienia jej właściwości; -dla próbki o stałych wymiarach i obciążonej stałą siłą początkową wykazano występowanie dwóch, przeciwstawnych zjawisk: wzrostu naprężeń w wyniku pęcznienia oraz relaksacji; -eksperymentalnie wykazano zależność między strukturą porów skał a działaniem ciśnienia porowego na granicę wytrzymałości i odpowiadające jej odkształcenie w warunkach klasycznego trójosiowego stanu naprężenia.
EN
Laboratory testing of mechanical properties of materials are still the major source of information about the mechanical behaviour of rock under loading. Laboratory tests enable the repeatability of the testing process conditions in the context of preparation of samples, test equipment, the method of load application or the method of measuring of relevant physical quantities. It is generally assumed that the laboratory conditions ought to reproduce as closely as possible the real life conditions and the laws governing the rock mass behaviour under those particular conditions can be then sought. In the Laboratory of Rock Deformations of the Strata Mechanics Research Institute the expression "laboratory testing of mechanical behaviour of rocks" covers a wide range of laboratory experiments, both destructive and non-destructive. The fundamental tests involve uni- and three-axial compression test, supported by other tests when necessary. These tests are either performed at the Strata Mechanics Research Institute or in other research centres in Poland and abroad, as a part of cooperation programmes (AGH-UST, Cracow, Institute of Geonics of the Academy of Sciences in the Czech Republic, Ostrava, Laboratory of Geophysics of the Earth Interior and Tectonophysics CNRS, Grenoble). Laboratory tests of deformations of cohesive media in the Strata Mechanics Research Institute were at first performed not on rocks, but on loose media. In the late ,1960s the research programmes were undertaken to find an answer to the question how the measured deformation should be related to the actual spot the measurement was taken and the length of the base line. These experiments, known as measurement of strain fluctuations, were then utilised in the studies of the random character of deformations, being the consequence of the random character of the structure of the medium. Results were compiled in the papers by Kuśmierczyk and Żurawska (1970), Klein and Kuśmierczyk (1972a, 1972b) and Klein(973a, l973b). These studies were crowned witib the doctor's dissertation by Ginter Klein, published in 1975 (Klein1975). The standard deviation of fluctuations of rock mass deformations was expressed as the experimental function of the sensor length and the average deformation of the sample, yielding the linear dimension of the representative sample volume. These issues are covered in more detail in the work by Gustkiewicz (1975c, 1985a, 1985b) and Gustkiewicz et al. (1975). In 1976 the research work was focused on finding the measuring equipment to analyse rock samples in precisely those conditions which prevail at the given depth. The Karman chamber was found most adequate for that purpose. Inside the chamber a cylindrical samples is compressed by hydrostatic pressure (ambient pressure) from the outside, at the same time it might be also compressed in the axial direction with the use of a press piston. With an eye to engineer such a device, the cooperation began with the High Pressure Research Centre of the Polish Academy of Sciences in Celestynow, near Otwock. The research work on the device known as GTA-10 was crowned with success and a fully operative prototype was engineered in 1978 and then patented in 1983 (Wysocki and Gustkiewicz, 1983). The equipment enabled the testing of cylindrical rock samples in die ambient and porous pressure range up to 400 Mpa. The maximal force of axial load was 1500 kN. The sample could be heated up to 450K. The operating principles of this device and the first results are provided in the work by Dhigosz et al. (1981a, 1981b). The GTA-10 in its present-day form is shown in Fig 1. The scope of tests to be performed using the GTA-10 is very wide. The equipment was used to investigate the effects ofhydrostatic and porous pressure on the strength limit of rocks and corresponding values ofYoung modulus and Poisson ratio. The changes of rock volume due to hydrostatic pressure and their consequences for the mechanical properties of rocks were explored, too in the contacts with sorbing and non-sorbing liquids. The potentials for further research in that field are still wide and research work is now underway. The relationship between the longitudinal and lateral deformation of the sample at the strength limit and the applied pressure was explored and the criterion was established that determines the two characteristic pressures: transition pressure between brittle cracking and ductile flow and the pressure at which the rock becomes fully ductile (Gustkiewicz 1985c). Further tests performed on rocks in three-axial state of stress in the presence of non-sorbing (naphtha, N2) and sorbing (H2 O, CO2) pore liquids provided most valuable information about the relationship between the effective pressure and rock behaviour after the limit strength is exceeded (brittle, ductile). Furthermore, the changes in thelimit strength and other material constant were quantified, depending on the applied pore liquid (Gustkiewicz 1985d, 1990). A singular case of three-axial test is the compression test where the variations of rock sample volume depending on the hydrostatic pressure and measured and registered. These experiments provided vital information about the behaviour of the core and pore space in high pressure conditions. On that basis characteristic points were defined on the compressibility curve: limit pressure of cracking, consolidation pressure, which mark the beginnings or ends of major changes in the rock structure (Gustkiewicz, 1989a). In 1993 the Laboratory obtained new equipment: a testing machine INSTRON 8500 Rock Testing System (Fig 2). It was manufactured by INSTRON Company but tailored to the specific needs of the Strata Mechanics Research Institute. It met all the conditions requisite for testing brittle materials (rocks). The press frame has high rigidity (10 MN x 10-1) and the pressing force is considerable (5000 kN), hence the limit strength can be exceeded even in the case of large samples. A digital control system with the feedback loop configuration enabled us to gradually vary thepressing force and longitudinal or circumferential deformation during the experiment. Tests performed on the INSTRON machine supported the analysis of full stress-strain curves, with the special focus on post-destructive regions. The results of those experiments (Nowakowski, Walasz-czyk 1999) were further utilised in mathematical modelling of room and pillar mining, which was the subject matter of the doctor's dissertation presented in 1999 by Andrzej Nowakowski. The main theses of the dissertation were then published by Nowakowski and Walaszczyk (2000,2001). The impacts of uni-axial test conditions on the shape of post-critical section of the sample stress and longitudinal deformation were subjected to research investigation, too. In their work Kortas and Nowakowski (2002) made an attempt to explain the phenomena previously reported by Wawersik (1968), which were observed during the uni-axial compression tests. The full list of major achievements of the Laboratory: Methods of deformation measurements, testing methodology -control of uniform sample loading during the uni-axial compression test by determining the bending moment as the function of loading, such conditions of the sample mounting in the press are sought that the bending moment be minimised; -the relationship is investigated between the shape of the post-critical section of the stress-strain curve obtained from the uni-axial compression test and dimension (slenderness) of the sample and the way it is mounted in the press (friction force between the sample bases and press boards); -application of resistance strain gauges to the studies of rock samples subjected to hydrostatic pressures up to 400 MPa; -the patented method of measuring lateral and longitudinal deformations of a sample using induction sensors, under the hydrostatic pressure up to 400 MPa, the method might be applied in measurements of elastic or ductile deformations. Fluctuations of deformations -analysis of deformation fluctuations as a random function for the loose media and rock samples; -determining the probabilistic characteristics of fluctuations, particularly the standard deviation of fluctuations as an experimental function of the mean deviation and the length of the base line; the function might be further utilised to establish the effective length of the base line. Rocks under high pressures - research methods and rock properties -in cooperation with other research units, we designed, engineered and were granted the patent rights to the original equipment for testing deformations and cracking of rock samples saturated with sorbing and non-sorbing liquids, hydrostatic pressures up to 400 MPa, the axial force 1500 kN; -Relationships were found experimentally between relationship between the longitudinal and lateral deformation of the sample at the strength limit and the applied pressure; transition pressure between brittle cracking and ductile flow and the pressure at which the rock becomes fully ductile were defined as characteristic points on the curve; -It was shown experimentally that when the closing pressure for rock cracking or the consolidation pressure are exceeded, the inclination of the strength limit vs pressure curve might be enhanced (consolidation point); -The synoptic description of deformative and mechanical parameters of rocks was completed; -Relationships were highlighted between the effective pressure and the changes of mechanical properties of rocks; experiments were performed for sorbing and non-sorbing liquids, taking into account liquids and gases; -The impacts of the pressure of absorbed/adsorbed CO2 on its transition pressure and coal ductility were highlighted; -It was demonstrated that compressing rock samples under a sufficiently high pressure brings about a change in their properties; -In the case of a sample with fixed dimensions and loaded by a constant force two opposite effects are reported: stress increase due to swelling and relaxation; -The relationship between the pore structure and the effects of pore pressure on the limit strength and corresponding strains is shown experimentally in the conditions of three-axial state of stress.
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.