Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Prediction of physico-mechanical properties of intact rocks using artifcial neural network

Hassan Amjed, Sanuade Oluseun A., Olaseeni Olayiwola G.

Acta Geophysica

|

2021

|

Vol. 69, no. 5

1769--1788

EN

The determination of the physico-mechanical characteristics of rocks is very essential for the planning and implementation of engineering structures as well as for the classification of the rock mass. These physico-mechanical properties are often obtained directly in the laboratory by using standard tests on specific core samples and/or cut samples. However, these experiments are difficult to perform, destructive, time-consuming, costly, and are impossible to execute in some cases due to the complex nature of some rocks. Hence, there is a need to develop an indirect approach to estimate these physico-mechanical properties of rocks. The artificial neural network (ANN) technique has been proven to be well suited for developing predictive models for the estimation of the physico-mechanical characteristics of rocks. Therefore, this study presents new ANN models to predict uniaxial compressive strength (UCS), dry unit weight (DUW), Brazilian tensile strength (TS), point load index (Is(50)), porosity (ɸ), and the Schmidt hardness (RN) based on the seismic P-wave velocity (Vp), and to compare the ANN models with conventional empirical models. Three error indexes including determination coefficient (R2 ), average absolute percentage error, and root mean square error were determined to assess the reliability of the newly developed ANN models. The results show that the developed models were able to predict the UCS, DUW, TS, Is(50), ɸ and the RN from the Vp of intact rocks with high accuracy, determination coefficient (R2 ) of more than 0.89 was achieved. The ANN models also showed better performance compared to the conventional empirical models.

2

Characteristics of selected physical and mechanical properties as well as chemical composition of aggregates based on: steel slags, porphyry and diabase

Jonczy I., Grzesik B., Stawowiak M., Gerle A.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

363--379

EN

This paper presents the results of tests of selected physical and mechanical properties as well as the chemical composition of two types of natural aggregates: porphyry and diabase, as well as artificial aggregate based on steel slags. Based on the conducted tests, it was established that the physical and mechanical properties of the artificial aggregate exhibit slightly lower parameters as compared to the results obtained for porphyry and diabase aggregates. However, this does not limit the possibility of using the aggregate based on steel slags, as according to the applicable WT-4 and WT-5 standards, it can be used in mixtures unbound to the improved subsoil and layers of the road foundation as well as road mixtures with hydraulic binders for each category of traffic load. The chemical composition of the aggregate based on steel slags differs from the chemical composition of the tested natural aggregates. The slags contain lower amounts of SiO2 and Al2O3, while the concentration of CaO and Fe2O3 is greater. Additionally, heavy metals have also been exhibited in the slags. However, it was established that the alkaline nature of the slags, which is affected by low sulphur content and a significant proportion of CaO, as well as the way the metals occur limit the possibility of heavy metals release and migration from slags. The tested steel slags may constitute a prospective material used in road construction.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości fizyko-mechanicznych oraz składu chemicznego dwóch rodzajów kruszywa naturalnego: porfirowego i diabazowego oraz kruszywa sztucznego wyprodukowanego na bazie żużli stalowniczych. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że właściwości fizyko-mechaniczne (gęstość objętościowa, nasiąkliwość, mrozoodporność, odporność na rozdrabnianie LA, wytrzymałość na miażdżenie) kruszywa sztucznego wykazują nieco niższe parametry w odniesieniu do wyników oznaczeń uzyskanych dla kruszywa porfirowego i diabazowego. Nie ogranicza to jednak możliwości wykorzystania kruszywa na bazie żużli stalowniczych, gdyż wg obowiązujących standardów WT-4 i WT-5, może być ono stosowane w mieszankach niezwiązanych do ulepszonego podłoża i warstw podbudowy drogowej oraz drogowych mieszankach związanych spoiwami hydraulicznymi dla każdej kategorii obciążenia ruchem. Skład chemiczny kruszywa na bazie żużli stalowniczych różni się od składu chemicznego badanych kruszyw naturalnych. Żużle zawierają mniejsze ilości SiO2 oraz Al2O3, wzrasta w nich natomiast koncentracja CaO oraz Fe2O3, w żużlach oznaczono także obecność metali ciężkich. Stwierdzono jednak, że zasadowy charakter żużli, na który wpływa niska zawartość siarki oraz znaczny udział CaO, jak również sposób występowania metali przede wszystkim w formie rozproszonej w szkliwie oraz jako podstawienia w strukturze wewnętrznej faz krzemianowych i tlenkowych ograniczają możliwości uwalniania i migracji metali ciężkich z żużli. Badane żużle stalownicze mogą stanowić perspektywiczny materiał znajdujący zastosowanie w budownictwie drogowym.

3

The preliminary research of the physico-mechanical properties of aggregates based on the colliery shale, supplemented by fly ash

Blajer Mateusz, Stopkowicz Agnieszka, Adamczyk Justyna, Cała Marek

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 1

21--34

EN

The currently applicable legal provisions and also the economic concepts emphasize the importance of circular economy. In this aspect, it is very important to reduce the waste production respectively planning and running a business. Technical research is the key to finding a new applications for waste, in particular disposed on landfilling. Mining and energy industries belong to the biggest producers of waste in Poland. The total share of these two branches in waste production is up to 70% (mining and quarrying 53%; electricity, gas, steam and air conditioning supplay 17%). In environment, economy and social aspect, it is very important to develop this waste. The paper presents research on the physico-mechanical properties of the aggregates based on colliery shale supplemented by fly ash (20% - 40% supplement of fly ash). The following tests should be mentioned among performed: particle size distribution, the sand equivalent test, freeze resistance and direct shear tests. Also the chemical properties found in the literature was invoked. The research shows good physico-mechanical properties of the mixes, such as cohesion (44.62 kPa - 68.57 kPa) or internal firiction angle (34.74° - 40.52°). Though low resistance to weathering and a large susceptibility to frost heave (the mass loss after the freezing cycles is 76%) may limit its applicatin in road engineering. The sand equivalent tests were made only for aggregates. Tested materials shows usefulness for earthen structures. However, the research should be supplemented by chemical tests and also observations of the material properties changes as the effect of time. The research on the leachability of chemical pollutants, which will determine the acceptable share of ash in the mix, could be especially significant. The fact that fly ash contains a lot of sulphates and chlorides, which leach into the environment may pose a threat to living organisms.

PL

Aktualne przepisy prawa oraz koncepcje gospodarcze obowiązujące w Polsce kładą duży nacisk na gospodarkę o obiegu zamkniętym. W tym aspekcie bardzo ważne staje się ograniczanie liczby odpadów odpowiednio planując oraz prowadząc działalność gospodarczą. Dlatego, poprzez badania poszukuje się rozwiązań, które pozwoliłyby na znalezienie nowych zastosowań dla odpadów, w szczególności unieszkodliwianych poprzez składowanie. Energetyka i górnictwo to dwie gałęzie przemysłu, których udział w produkcji odpadów jest największy. W Polsce oba sektory wytwarzają łącznie około 70% odpadów (górnictwo 53%; energetyka 17%). Zagospodarowanie tych odpadów jest bardzo ważne w aspekcie środowiskowym, ekonomicznym jak i społecznym.W artykule przedstawiono badania właściwości fizyko-mechanicznych dla mieszanek kruszywowo-popiołowych bazujących na łupku przywęglowym oraz popiele lotnym (20%-40% dodatku popiołu lotnego). Pośród przeprowadzonych badań należy wymienić: badanie wskaźnika piaskowego, badanie składu ziarnowego, badania mrozoodporności czy test bezpośredniego ścinania. Przywołano także właściwości chemiczne popiołów lotnych, które znaleziono w literaturze. Przeprowadzone badania wskazują na dobre właściwości fizyko-mechaniczne mieszanek kruszywowo-popiołowych takie jak kąt tarcia wewnętrznego (34.74°-40.52°) i spójność (44.62 kPa-68.57 kPa). Jednak niska mrozoodporność łupku przywęglowego (utrata masy po cyklach mrożenia wynosi 76%) wprowadza pewne ograniczenia co do możliwości zastosowania niniejszego materiału, w szczególności np. w drogownictwie. Badania wskaźnika piaskowego wykonano jedynie dla kruszyw, nie uwzględniając mieszanek. Badany materiał wykazuje potencjał do zastosowania przy wznoszeniu budowli ziemnych. Należy jednak przedstawione badania uzupełnić o badania chemiczne, a także uwzględnić w nich zmianę właściwości materiału pod wpływem czasu. Szczególnie ważne mogą okazać się badania wymywalności zanieczyszczeń chemicznych, które określą dopuszczalny udział popiołu w mieszance. Jest to związane z tym, że popioły lotne zawierają dużo siarczanów i chlorków, które wymywane do środowiska mogą stanowić zagrożenie dla organizmów żywych.