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

Znaleziono wyników: 29

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  triaxial compression
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available Study of triaxial compression mechanical properties and pore-fracture characteristics of coal rocks in the Yili Basin, Xinjiang
Shen Cheng, Yue Ling, Liu Yang
Journal of Theoretical and Applied Mechanics
|
2023
|
Vol. 61 nr 2
207--218
EN
Compressive mechanical properties and pore-fissure characteristics of coal rock specimens from three stably developed coal seams M1, M8 and M12 in the Xinjiang Yili Basin were investigated in detail by a series of tests. The results show that the compressive mechanical properties of coal rocks in the Yili Basin are significantly affected by the confining pressure. The peak axial stress increases and the peak modulus of elasticity decreases as the confining pressure increases. The peak axial strain increases and then remains constant, while the peak circumferential strain and peak volumetric strain increase and then decrease. The confining pressure has almost no effect on Poisson’s ratio of the coal rock specimens. In addition, electron microscopy tests show that the microscopic fraction of the coal rock specimens is predominantly vitrinite, accounting for 83.1%-89.2%, while the percentage of the inertinite group is relatively small, at 10.3%-16.1%. The throat radius of the coal rock is mainly concentrated around 1-2μm, while the pore radius of the coal rock is between 150-200μm. The coal rock has an overall fine throat and low permeability, and the coal rock in the Yili Basin of Xinjiang is a typical low-permeability coal rock.
2
Content available Study on strength characteristics and permeability of chlorite schist during triaxial compression permeability
Wang Fuqi, Xue Weipei, Qiao Zhongdong, Wu Jun, Jing Laiwang
Archives of Civil Engineering
|
2023
|
Vol. 69, nr 2
353--365
EN
In order to grasp the strength characteristics and permeability of chlorite schist, the triaxial compression permeability test of chlorite schist was carried out by using a rock triaxial servo testing machine equipped with seepage device. Based on the test results, the failure strength, initial permeability and permeability development of rock samples under different confining pressure and different pore water pressure are compared, and the failure types of rock samples under triaxial compression permeability and their influence on permeability are analyzed. The results show that the increase of confining pressure is conducive to the improvement of failure strength of chlorite schist, and the increase of pore water pressure reduces the failure strength, which is related to the inhibition of crack development in rock samples by confining pressure and the promotion of crack expansion by pore water pressure. The mechanical deformation of chlorite schist in triaxial compression permeability process has experienced initial compaction stage, linear elastic stage and crack stable propagation to failure stage. As a consequence, permeability shows three trends of decline, stable development and rise, which is closely related to the development of the internal structure of rock samples at each stage. During the failure of triaxial compression permeability, there is a local compression zone in chlorite schist, and the rising rate slows down due to the influence of the compression zone.
3
Content available Selection of the test method and its influence on the obtained results of soil strength parameters
Pietrzak Alina, Jura Jakub
Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym
|
2021
|
Vol. 10 Nr 2
119--126
EN
The paper presents issues related to the methodology of measuring soil strength parameters. The laboratory methods for determining the shear strength of soil are described, with particular emphasis on the measurement of soil strength using the direct shear method and the triaxial compression apparatus. An attempt was made to determine the impact of the research methodology on the quality of the obtained strength parameters of the soil.
4
Content available remote Auxetic polyurethane foams – method for determining a softening point
Lisiecki J.
Aviation Advances & Maintenance
|
2017
|
Vol. 40, Issue 2
5--21; 22--38
EN
The article described selected methods for determining a softening point of plastics (polymers). The way of determining a softening point of polyurethane foams was suggested. Moreover, the influence of annealing temperature of an auxetic polyurethane foam on its volume was presented.
5
Content available Stress drop as a result of splitting, brittle and transitional faulting of rock samples in uniaxial and triaxial compression tests
Cieślik J.
Studia Geotechnica et Mechanica
|
2015
|
Vol. 37, nr 1
17--23
EN
Rock samples can behave brittle, transitional or ductile depending on test pressure, rate of loading and temperature. Axial stiffness and its changes, relative and absolute dilatancy, yield, and fracture thresholds, residual strength are strongly pressure dependent. In this paper the stress drop as an effect of rock sample strength loss due to failure was analyzed. Uniaxial and triaxial experiments on three types of rock were performed to investigate the stress drop phenomenon. The paper first introduces short background on rock behavior and parameters defining a failure process under uniaxial and triaxial loading conditions. Stress drop data collected with experiments are analyzed and its pressure dependence phenomenon is described. Two methods for evaluation of stress drop value are presented.
6
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.
7
Content available Onset of crack initiation in uniaxial and triaxial compression tests of dolomite samples
Cieślik J.
Studia Geotechnica et Mechanica
|
2014
|
Vol. 36, nr 1
23--27
EN
The paper presents results of laboratory investigation and analysis of crack initiation threshold identification of dolomite samples. First, selected methods for determining crack initiation thresholds are briefly described with special attention paid to four methods: crack volume strain method [14], change in Poisson’s ratio [8], lateral strain response method [16], and dilatancy method [4]. The investigation performed on dolomite samples shows that for the uniaxial and conventional triaxial compression tests, the above mentioned methods give quite similar values, except for the crack volume strain method. Crack initiation threshold determined by this method has a distinctively lower value than that obtained by the other methods. The aim of the present paper was to review and assess these methods for identifying crack initiation threshold based on laboratory tests of dolomite samples.
8
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.
9
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.
10
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.
11
Content available remote Flexible auxetic foams - fabrication, properties and possible application areas
Lisiecki J., Błażejewicz T., Kłysz S.
Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
|
2010
|
nr 27
57-75
EN
The paper presents a review of worldwide literature related to auxetic materials manufactured on the basis of the flexible polyurethane foam. Properties of auxetic foams are discussed with account taken of raw materials and fabrication methods applied. Due to their negative value of the Poisson's ratio the properties demonstrated by auxetic foams are totally different from those of polyurethane foam that has been used so far. Application examples of these new foams are specified with account taken of their physical and chemical parameters but the particular attention is paid to possible use as vibration damping materials in automotive industry and transportation systems.
12
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.
13
Wytrzymałość skały w warunkach trójosiowego ściskania
Kwaśniewski M.
Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska
|
2007
|
z. 111
255-266
PL
W artykule przedstawione są wyniki najnowszych badań nad wytrzymałością skał w warunkach osiowo symetrycznego i asymetrycznego (prawdziwie trójosiowego) stanu naprężeń ściskających. Na próbkach pewnego piaskowca zbadano wpływ nie tylko ciśnienia okólnego, ale i - oddzielnie - najmniejszego i pośredniego naprężenia głównego na wytrzymałość skały. Dane empiryczne aproksymowano uogólnionym przez Mogiego warunkiem stanu granicznego Hubera-Misesa-Hencky'ego. Zgodnie z tym warunkiem graniczne styczne naprężenie oktaedryczne (F τ oct) jest funkcją rosnącą średniego naprężenia głównego (σ m,2), gdzie σ m,2=( σ + σ 3)/2.
EN
Results of recent experimental studies on the strength of rocks under axisymmetric and asymmetric (true triaxial) state of compressive stresses are presented in the paper. Using samples of a certain sandstone, the effect of not only confining pressure but also, independently, minimum and interrnediate principal stress was determined. Empirical data were approximated using the Huber-Mises-Hencky failure criterion generalised by Mogi for brittle rocks. According to this criterion, the limiting octahedral shear stress (F τ oct) is a monotonically increasing function of a mean normal stress (σ m,2), where σ m,2=( σ + σ 3)/2.
14
Wpływ tarcia na końcach próbki badanej w aparacie trójosiowym na charakterystykę naprężenie -odkształcenie
Lipiński M., Wdowska M., Wudzka A.
Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska
|
2007
|
z. 111
275-283
PL
Zmniejszenie tarcia na końcach próbki badanej w aparacie trójosiowego ściskania zasadniczo poprawia założoną jednorodność rozkładu naprężenia. W artykule zwrócono szczególną uwagę na określenie efektywności lubrykacji zastosowanej na końcach próbek w ocenie wybranych parametrów geotechnicznych, a w szczególności rozkładu modułów. Zastosowanie wewnątrzkomorowego systemu pomiaru deformacji o rozdzielczości l urn pozwoliło na porównanie przemieszczeń bocznych próbki dla układów z lubrykacją i bez niej. Otrzymane charakterystyki jednoznacznie wskazują, że zastosowanie lubrykacji zasadniczo zmienia rozkład wyznaczanej w aparacie trójosiowego ściskania sztywności gruntu. Zredukowanie tarcia sprawia, że skorygowana charakterystyka naprężenie -odkształcenie wykazuje znacznie większą nieliniowość w zakresie małych odkształceń, aniżeli to wynika ze standardowych badań.
EN
Uniformity of stress and strains in triaxial test is much morę enhanced when lubrication of top and bottom at the ends of a specimen is applied. In the paper a particular attention was drawn to a control of lubrication efficiency by comparison of radial deformation in specimens with lubricated and regular ends. The obtained characteristićs prove that friction at the ends of a specimen can considerably change distribution of soil stiffhess. The reduction of friction reveals that actual stress strain characteristic of soil is morę nonlinear than it results from conventional triaxial tests.
15
Koncepcja stanów efektywnych plastycznego płynięcia ośrodków rozdrobnionych
Szypcio Z.
Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska
|
2007
|
z. 111
403-410
PL
W pracy przedstawiono równania dylatacji dla warunków: trójosiowego ściskania, trójosiowego rozciągania, dwuosiowego ściskania i prostego ścinania otrzymane z definicji stanów efektywnych plastycznego płynięcia. Otrzymane równania dylatacji mogą być z powodzeniem stosowane do weryfikacji wyników badań laboratoryjnych i budowy nowych modeli ośrodków rozdrobnionych.
EN
In this paper the dilatancy equation for condition of: triaxial compression, triaxial extension, biaxial compression and simple shear obtained from definition of effective state of plastic flow are presented. The dilatancy equation can be used in verification of laboratory tests results and constitutive modeling of geomaterials.
16
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.
17
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.
18
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).
19
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.
20
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.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.