Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Odporność na polerowanie kruszyw uzyskanych ze skał magmowych i metamorficznych do nawierzchni drogowych

Duszyński Andrzej, Jasiński Wiktor, Pryga-Szulc Aneta

Przegląd Geologiczny

|

2021

|

Vol. 69, nr 10

680--686

EN

The paper deals with aggregates produced from igneous and metamorphic rocks to indicate their specificity related to the possibility of using as high-value aggregates for road construction, taking into account the skid resistance. The skid resistance of the road surface is a result of its microtexture and macrotexture. Among the aggregate characteristics that can be measured in the laboratory is the polishing resistance of PSV, which can be related to the microtexture. The current regulations on skid resistance define the required PSV values of aggregates and aggregate mixtures for asphalt and cement pavements. Aggregates made of igneous and metamorphic rocks are characterized by high compressive strength and are the basic aggregates for road surfaces. Attention was paid to the influence of petrographic features related to the type and structure of the rock, as well as the degree of crystallization of components, size and proportion of rock-forming components. This is illustrated by exemplary igneous and metamorphic rocks. Research on the PSV polishing resistance of aggregates from igneous and metamorphic rocks was carried out at the Road and Bridge Research Institute - Branch Wrocław (IBDiM).

2

Changes of selected structural and mechanical properties of the Strzelin granites as induced by thermal loads

Nowakowski A., Młynarczuk M.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 4

951--974

EN

Temperature is one of the basic factors influencing physical and structural properties of rocks. A quantitative and qualitative description of this influence becomes essential in underground construction and, in particular, in the construction of various underground storage facilities, including nuclear waste repositories. The present paper discusses the effects of temperature changes on selected mechanical and structural parameters of the Strzelin granites. Its authors focused on analyzing the changes of granite properties that accompany rapid temperature changes, for temperatures lower than 573ºC, which is the value at which the β - α phase transition in quartz occurs. Some of the criteria for selecting the temperature range were the results of measurements carried out at nuclear waste repositories. It was demonstrated that, as a result of the adopted procedure of heating and cooling of samples, the examined rock starts to reveal measurable structural changes, which, in turn, induces vital changes of its selected mechanical properties. In particular, it was shown that one of the quantities describing the structure of the rock - namely, the fracture network - grew significantly. As a consequence, vital changes could be observed in the following physical quantities characterizing the rock: primary wave velocity (vp), permeability coefficient (k), total porosity (n) and fracture porosity (η), limit of compressive strength (Rσ1) and the accompanying deformation (Rε1), Young’s modulus (E), and Poisson’s ratio (ν).

PL

Wśród wielu czynników wpływających na właściwości fizyczne i strukturalne skał jednym z najważniejszych jest bez wątpienia temperatura. Jej podwyższenie lub obniżenie może prowadzić do zmian struktury, spowodować przemiany fazowe składników, zmieniać skład chemiczny a wreszcie, stan skupienia skały. Procesy te mogą więc w istotny sposób zmienić właściwości fizyczne skały, co jest istotne między innymi z punktu widzenia szeroko rozumianego budownictwa podziemnego. Zmiany temperatury skały mogą wynikać z warunków naturalnych, w jakich się ona znajduje lub być konsekwencją działalności człowieka. Szczególnym przypadkiem takiej działalności jest budowa różnego typu składowisk podziemnych czy to magazynowych (np. magazyny paliw płynnych) czy też „podziemnych śmietników” na różnego rodzaju odpady, także promieniotwórcze. Artykuł skupia się na badaniach wpływu zmian temperatury na wybrane parametry mechaniczne i strukturalne granitów ze Strzelina. Autorzy skoncentrowali się na analizie zmian właściwości tych skał towarzyszących szybkim zmianom temperatury, w zakresie od temperatury pokojowej do 573ºC, czyli do temperatury, przy której zachodzi przemiana fazowa kwarcu β - α. Badania prowadzono na dwóch odmianach granitoidów z masywu Strzelin-Žulowa. Jedna z nich to odmiana „młodszą”, tzw. normalna, o charakterze adamellitu a druga to odmiana „starszą” wykazującą podobieństwo do gnejsów. Na potrzeby niniejszej pracy granit normalny nazywano granitem gruboziarnistym, a granit gnejsowaty - drobnoziarnistym. Procedura badawcza polegała na tym, że walcowe próbki skal umieszczano w piecu nagrzanym do zadanej temperatury, celem wywołania „szoku” termicznego. Stosowano temperatury 100, 200, 300 i 500 stopni Celsjusza. Po upływie 60 minut piec, w którym znajdowała się próbka wyłączano i stygł on wraz z próbką do temperatury pokojowej. Przyjęty czas wygrzewania miał zapewnić równomierne nagrzanie próbki w całej jej objętości. Wyznaczony on został na podstawie pomiarów przewodnictwa temperaturowego. Wyniki badań mikroskopowych przeprowadzone dla granitów wygrzewanych w opisany sposób wskazują, że istotną zmianą strukturalną jest powstanie nowych i (lub) rozrost już istniejących spękań. W pracy zaprezentowano wyniki badań ilościowych, które świadczą o tym, że zastosowana procedura grzania szokowego pociąga ze sobą wzrost spękań rozumiany zarówno jako wzrost ich długości jak i rozwartości a w konsekwencji ich powierzchni (patrz rys. 6), Ponadto spękania te są praktycznie niezauważalne pod mikroskopem optycznym i uwidaczniają się dopiero pod mikroskopem skaningowym, Analizując dwie odmiany granitu zauważono, że zdecydowanie większy wzrost spękań występuje w granicie gruboziarnistym. Jakkolwiek rozrost istniejących i powstanie nowych spękań nie są jedynymi zmianami strukturalnymi zauważonymi w podgrzewanych skałach (porównaj rozdział 3.1 i 3.2), to w rezultacie zaprezentowanych wyników badań przyjęto, że są one tym procesem, który wywiera największy wpływ na właściwości fizyczne badanych skał. W badanych nie zaobserwowano przemian fazowych. Zwrócono natomiast uwagę na niewielkie zmiany chemiczne. Ich przykładem może być np. oksydacja skaleni i biotytu, czego efektem jest opisana zmiana barwy biotytu (patrz rys. 5). Badania dylatometryczne, których wynik zaprezentowano na rys 17 pokazały, że względny przyrost wymiarów liniowych próbek skał towarzyszący zmianom temperatury w przyjętym zakresie osiąga 0,085% dla granitu drobno- i 0,11% dla gruboziarnistego. Zakładając, że granity można uważać za skały jednorodne i izotropowe można w tym momencie oszacować, że ich trwała zmiana objętości (dylatancja) będąca wynikiem grzania szokowego wyniesie odpowiednio 0,255% i 0,33%. Są to wartości tego samego rzędu, co pokazane wcześniej (rys. 16) wartości porowatości spękań. Potwierdzeniem przypuszczeń o związku pomiędzy przyjętą procedurą obróbki termicznej skały a powstawaniem w niej spękań są wyniki badań przepuszczalności oraz badań porozymetrycznych pokazane w rozdz. 4.2. Zależności widoczne na rys. 8, 9 i 10 pokazują, że dla badanych granitów wraz ze wzrostem temperatury grzania szokowego następuje wyraźny wzrost przepuszczalności i porowatości. Należy przy tym wziąć pod uwagę, że zarówno badania porozymetryczne jak i badania przepuszczalności dostarczają jedynie informacji na temat spękań otwartych, połączonych ze sobą i z brzegami próbki. Nie dają one natomiast żadnych informacji na temat spękań izolowanych. Analizując wyniki testów jednoosiowego ściskania stwierdzić należy, że dla badanego materiału wraz ze wzrostem temperatury grzania szokowego zaobserwowano spadek wytrzymałości oraz sztywności próbki (rys. 11 i 13) połączony ze wzrostem jej odkształcalności (rys. 12). Przyczyny takiego zachowania badanych próbek granitowych można powiązać z pojawianiem się - w wyniku procedury grzania szokowego - nowych oraz rozrostem istniejących już w próbce mikrospękań. W rozdziale 4.3 zaprezentowano wyniki pomiarów współczynnika Poissona. Dla badanych granitów trudno dopatrzyć regularności w zależności ν(Tg), co może być konsekwencją trudności związanych ze stosowaną techniką pomiaru odkształceń poprzecznych Wydaje się jednak, że anomalia zilustrowana na rys. 14 jest zjawiskiem fizycznym polegającym na tym, że deformacja poprzeczna szkieletu próbki podczas jej jednoosiowego ściskania powoduje zamykanie się w próbce tych spękań, które są odchylone od kierunku siły obciążającej. Reasumując należy stwierdzić, że w pracy wykazano, że wskutek przyjętej procedury ogrzewania i chłodzenia próbek w badanych granitach zachodzą mierzalne zmiany strukturalne pociągające za sobą istotne zmiany wybranych właściwości mechanicznych. W szczególności wykazano, że spośród wielkości charakteryzujących strukturę skały znaczącemu rozrostowi uległa sieć spękań. Konsekwencją tych zmian były znaczące zmiany takich charakteryzujących skałę wielkości fizycznych jak: prędkość podłużnej fali akustycznej (vp), współczynnik przepuszczalności (k), porowatość całkowita (n) i porowatość spękań (η), granica wytrzymałości na ściskanie (Rσ1) i towarzyszące jej odkształcenie (Rε1), moduł Younga (E) i współczynnik Poissona (ν).

3

Wstępne badanie rdzeni wiertniczych dolomitów z OZG Rudna w aspekcie potencjalnego zagrożenia zjawiskami gazo-geodynamicznymi

Młynarczuk M., Wierzbicki M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2011

|

Vol. 13, no. 1-4

3--9

PL

W następstwie wyrzutu skał i gazu, który miał miejsce w 2009 roku w O/ZG Rudna, wykonano szereg odwiertów badawczych celem oceny górotworu w rejonie tego zdarzenia. Część z tych odwiertów charakteryzowała się zwiększonym wypływem gazu. W pracy przeanalizowano dwa podejścia badawcze, których celem była analiza struktury rdzeni celem jej skorelowania z miejscami wzmożonego wypływu gazu. W pierwszym podejściu analizowano zgłady wykonane z prób pobranych wzdłuż odwiertu, celem poszukiwania struktury skalnej zbliżonej do tej, odnalezionej w rejonie wyrzutu. Strukturę taką, charakteryzującą się zwiększoną porowatością skały, odnaleziono m.in. w odwiercie H-8 na głębokości ok. 50÷70 [m]. Głębokości te pokrywają się z miejscami zarejestrowanego, wzmożonego wypływu gazu z odwiertu. Drugim typem badań były badania podzielności rdzenia. Również w tych badaniach wykazano istnienie powiązania pomiędzy parametrem podzielności rdzenia a miejscem wypływu gazu z odwiertu. Otrzymane wyniki wskazują na możliwość wykorzystania analizy zmian struktury geometrycznej skały oraz analizy podzielności rdzenia dla detekcji obszarów o zwiększonym wypływie gazu z otworów wiertniczych.

EN

Following a rock and gas outburst that took place in the Rudna copper mine in 2009, a series of scientifi c drillings were performed to assess the condition of the strata in the area of the event. Part of the drillings revealed an increased outflow of gas. The paper provides a description of two types of scientific approach, both of which aimed at analyzing the structure of drill cores in order to correlate it with the areas of an increased gas outflow. One approach focused on the examination of microsections cut from the samples extracted along the length of the drilling, with a view to finding a rock structure similar to the one located in the area of the outburst. Such a structure, whose characteristic feature was a higher rock porosity, was found (among others) in the borehole H-8, at a depth of ca. 50÷70 [m]. These depths correspond to the areas of the recorded increased outflow of gas from the borehole. The other approach concerned studies into the core divisibility. These studies also proved the existence of a link between the index of core divisibility and the area of a gas outflow. The obtained results confirm the usefulness of the analysis of the changes in the geometrical structure of the rock, as well as of the analysis of the core divisibility, for detection of areas characterized by an increased gas outflow from boreholes.

4

Wytrzymałość resztkowa różnych typów litologicznych skał

Sanetra U.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2007

|

nr 6

39-41

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań obejmujących proces niszczenia struktury skalnej w części pozniszczeniowej. Badania prowadzono w sztywnej maszynie wytrzymałościowej, umożliwiającej kontrolę przebiegu badań próbek skalnych po przekroczeniu ich krytycznej wytrzymalości. Interpretację wyników przeprowadzono dla typowych skał karbońskich GZW z róznych warstw stratygraficznych, ściskanych w jednoosiowym i trójosiowym stanie naprężenia.

EN

The paper presents results of tests including process of rock structure failure in post-failure part. Tests were conducted in a stiff testing machine enabling a control of the test of course for rock samples after exceeding their critical strength. Interpretation of results was conducted for typical Carboniferous rocks of the Upper Silesian Coal Basin (GZW) taken from different stratigraphic layers, compressed in the uniaxial and triaxial states of stresses.

5

Application of image analysis and mathematical morphology in petrography

Młynarczuk M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 3

20-25

EN

Apart from qualitative features, a comprehensive description of rock structures involves a number of quantitative parameters. The rock structure analysis requires most cumbersome and time-consuming stereological measurements. The purpose of the present study is to outline the methods supporting those measurements, utilising image analysis and mathematical morphology. These methods facilitate the measurements, provide for their full reproducibility and allow a larger number of parameters to be taken into account than in standard methods.

PL

Kompleksowy opis struktury skalnej wymaga, aby poza jej opisem jakościowym podać również pewne parametry ilościowe charakteryzujące tę strukturę. W tym celu prowadzi się dość żmudne i czasochłonne pomiary stereologiczne. Celem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie metod mających na celu wspomożenie tych pomiarów poprzez zastosowanie analizy obrazu i morfologii matematycznej. Pozwoli to na przyspieszenie wykonywanych pomiarów, zezwoli na pełną ich powtarzalność oraz da możliwość opisu geometrii skał przy użyciu większej liczby parametrow, niż jest to możliwe w standardowych metodach pomiarowych.

6

Możliwości wykorzystania analizy obrazu i morfologii matematycznej do analizy stereologicznej struktur skalnych

Młynarczuk M.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr spec

117-140

PL

Kompleksowy opis struktury skalnej wymaga, aby poza jej opisem jakościowym podać również pewne parametry ilościowe charakteryzujące tę strukturę. W tym celu wykonuje się zazwyczaj dość żmudne i czasochłonne pomiary stereologiczne. Niniejszy artykuł prezentuje prace prowadzone na przestrzeni ostatnich lat w IMG PAN, których celem jest wspomożenie tego typu pomiarów poprzez zastosowanie metod komputerowej analizy obrazu. Podejście takie pozwala na przyśpieszenie wykonywanych pomiarów, zezwala na pełną ich powtarzalność oraz daje możliwość opisania geometrii skał przy użyciu większej ilości parametrów, niż jest to możliwe w standardowej analizie stereologicznej. Niniejszy artykuł przedstawia zarys opracowanych w IMG PAN algorytmów automatycznej analizy struktur skalnych. Koncentruje się on na trzech głównych tematykach badawczych prowadzonych w Pracowni Mikromerytyki, a mianowicie: -analizie stereologicznej struktur skalnych (na przykładzie kwarcytu z Wiśniówki, piaskowca z Dąbek oraz piaskowców czerwonego spągowca); -analizie zmian struktury skalnej, ze szczególnym uwzględnieniem analizy spękań (na przykładzie dolomitu z Rędzin i granitu ze Strzelina); -opisie morfologii powierzchni przełamów skalnych (w pracy przedstawiono możliwość zastoso wania do tego celu metod analizy obrazu i morfologii matematycznej). Prezentowane w artykule rezultaty pozwalają na stwierdzenie, że metody analizy obrazu i morfologii matematycznej, które są z powodzeniem wykorzystywane w takich dziedzinach jak metalurgia, biologia, medycyna, itp., mogą być również używane do analizy niektórych struktur skalnych.

EN

Apart from the qualitative description, certain quantitative parameters are required to make the description of a rock structure complete. For that purpose most cumbersome and time-consuming stereolo-gical measurements are taken. The paper reviews the recent research programmes undertaken in the Strata Mechanics Research Institute to support those measurement through the application of computer-assisted methods of image analysis. Such approach facilitates the measurements, ensures their full repeatability and allows for describing rock geometry with a greater number of parameters than in the standard analysis. The paper briefly presents the algorithms for automatic analysis of rock structures, developed in the Strata Mechanics Research Institute. In the Laboratory of Micrometrics three research areas are emphasised: -stereological analysis of rock structure (example: Wisniowka, quartzite, Dąbek sandstone and other types of sandstone) -changes of the rock structure with the particular emphasis on cracks (Rzędziny dolomite and Strzelin granite) -description of the morphology of fractures (potential applications of the image analysis and mathematical morphology are explored) The results lead us to the conclusion that the methods of image analysis and mathematical morphology might be well utilised in metallurgy, biology and medicine and in the analysis of rock structures.