Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ oddziaływania CO2 na dynamiczne parametry geomechaniczne w systemie geotermalnym

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

199--212

PL

Sekwestracja CO2 w formacje geologiczne wiąże się z szeregiem zjawisk fizycznych mających wpływ na strukturę skały, takich jak m.in. absorpcja CO2 przez matrycę skalną, a także wytwarzanie w solankach złożowych kwasu węglowego, mającego zdolność rozpuszczania węglanów. Zjawiska te mogą powodować zmniejszenie sztywności skał i w konsekwencji wpływać na zmianę warunków geomechanicznych w górotworze, ze szczególnym uwzględnieniem stref przyotworowych. Mogą także powodować zmniejszenie funkcji uszczelniającej skał nadkładu. Skały zróżnicowane pod względem składu mineralnego oraz warunków depozycji (ciśnienia, temperatury, obecności mediów porowych) mogą wykazywać charakterystyczne cechy zwiększonej lub zmniejszonej odporności na kontakt z CO2. W pracy zostały przedstawione laboratoryjne badania przypadków oddziaływania CO2 na piaskowce o spoiwie węglanowym oraz ilastym podczas hipotetycznej sekwestracji do poziomu zbiornikowego jednego z polskich złóż geotermalnych. Wyznaczono wpływ obecności mediów porowych zawierających CO2 (rozpuszczony w solance złożowej oraz w stanie nadkrytycznym) w skałach na ich właściwości geomechaniczne – dynamiczne parametry sprężystości. Po trzymiesięcznym okresie ekspozycji na CO2 w przypadku każdej z próbek zanotowano spadek prędkości fal sprężystych – zarówno P, jak i S, co jest potwierdzeniem danych literaturowych. Moduły Younga, odkształcenia postaci i objętości mierzonych próbek po ekspozycji na CO2 obniżyły się w zależności od konkretnego przypadku od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości wyjściowych. Zaobserwowano też zmiany we współczynniku Poissona. Efekt ten może być wyjaśniony osłabieniem szkieletu skalnego próbek przez oddziaływanie kwasu węglowego powstałego w wyniku rozpuszczenia CO2 w solance na spoiwo węglanowe oraz oddziaływaniem nadkrytycznego CO2 na minerały ilaste. Pomimo niewielkiej próby reprezentatywnej użytej w testach można stwierdzić, że ekspozycja na CO2 badanych piaskowców powoduje wyraźne zmniejszenie ich sztywności.

EN

CO2 sequestration in geological formations is related to a number of phenomena in the rock structure, such as absorption of CO2 by the rock matrix, as well as the production of carbonic acid in reservoir brines, capable of dissolving carbonates. These effects can cause a decrease in rock stiffness and change of rock-mechanics conditions especially in the near-borehole zones. They can also reduce the sealing function of the overburden rocks. Different types of rocks varying in mineral composition and deposition conditions (pressure, temperature, pore media) may show characteristic features of increased or decreased resistance to CO2. This paper deals with laboratory case study of the effect of CO2 on carbonate- and clay-cemented sandstones during the hypothetical sequestration to the reservoir level of one of the Polish geothermal deposits. The influence of the presence of pore media containing CO2 (dissolved in reservoir brine and a supercritical CO2) in the rocks on their rock-mechanics properties – dynamic elasticity parameters – was determined. After a 3-month exposure to CO2, a decrease in the velocity of both P and S waves was observed for each of the samples. Decrease of the Young's, bulk and shear moduli of all measured samples after exposure to CO2 were also observed, depending on a sample, by a few to several dozen % in relation to the initial values. Changes in Poisson’s ratio were also observed. These effects can be explained by the weakening of the sample’s matrix, by action of the carbonic acid formed by dissolving of CO2 in brine, and the action of supercritical CO2 on clay minerals. Despite the small representative sample used in the tests, it can be concluded that the exposure to CO2 of the tested sandstones causes a significant reduction in their stiffness.

2

Behavior of mat foundation for a ten-story building: fixed base vs three-dimensional soil model

Hasan Farhaj, Alam Nazmul, Amin Al, Hasan Mahadi

Structure and Environment

|

2022

|

Vol. 14, no. 4

153--160

EN

Soil is an anisotropic, heterogeneous, and inelastic complex material. It is difficult to represent the exact behavior of soil by numerical modelling in practice. Conventionally, soil is simplified to an idealized model where it is considered isotropic, homogeneous, and behaves elastically under loads. The idealization, in this case, is done using the proper elastic modulus, Poisson’s ratio, and unit weight of soil depending upon the soil type. Although the exact soil behavior is simplified, using Finite Element Analysis (FEA) a more effective result can be obtained. A superstructure was modelled using ETABS using a fixed-base system and the base reaction forces were obtained. A mat and a soil element on which the mat was laid were modelled as a flexible-base system in Midas GTS NX. The base reactions obtained from ETABS were applied to the mat in the soil model to determine the settlements and, consequently, the spring stiffness. The superstructure was then modelled again, incorporating springs under the respective columns. Convergence in settlement, and base reactions were reached by iteration, and the final results from the flexible-base system were then compared with the fixed-base system. The center column settled the most, about 60 mm, and there was a decrease in settlement by 15% between the first model and the final iterated model. The base reaction for center columns decreased by 24% in the flexible base system compared to the fixed base system. However, an increase in base reaction was observed for both side and edge columns. There was an extremely erratic change in grade beams under a flexible base system, which shows that the superstructure elements are also affected by the change in the base system. It is recommended to use this approach, for the analysis of structures considering flexible base systems instead of fixed bases because it enhances the accuracy of analysis with feasible time consumption and less complex effort.

PL

Gleba jest materiałem złożonym anizotropowym, niejednorodnym i nieelastycznym. W praktyce trudno jest dokładnie odwzorować zachowanie gleby za pomocą modelowania numerycznego. Konwencjonalnie glebę upraszcza się do wyidealizowanego modelu, w którym uważa się ją za izotropową, jednorodną i zachowującą się elastycznie pod obciążeniem. Idealizacja w tym przypadku odbywa się za pomocą odpowiedniego modułu sprężystości, współczynnika Poissona i masy jednostkowej gruntu w zależności od rodzaju gruntu. Chociaż dokładne zachowanie gleby jest uproszczone, można uzyskać bardziej efektywne wyniki za pomocą analizy elementów skończonych (FEA). Konstrukcja nośna została wymodelowana za pomocą ETABS przy użyciu systemu stałej podstawy i uzyskano siły reakcji podstawy. Matę i element gruntu, na którym została położona, zamodelowano jako układ o elastycznej podstawie w programie Midas GTS NX. Reakcje bazowe uzyskane z ETABS naniesiono na matę w modelu gruntowym w celu określenia osiadań, a co za tym idzie sztywności sprężystej. Następnie ponownie wymodelowano konstrukcję nośną, włączając sprężyny pod odpowiednimi kolumnami. Zbieżność osiadania i reakcji bazowych została osiągnięta przez iterację, a końcowe wyniki z systemu o elastycznej podstawie zostały następnie porównane z systemem o stałej podstawie. Kolumna środkowa osiadła najbardziej, około 60 mm, a między pierwszym modelem a ostatecznym modelem iterowanym nastąpił spadek osiadania o 15%. Reakcja podstawy dla kolumn centralnych zmniejszyła się o 24% w systemie z podstawą elastyczną w porównaniu z systemem z podstawą stałą. Zaobserwowano jednak wzrost odczynu zasadowego zarówno dla kolumn bocznych, jak i krawędziowych. Nastąpiła bardzo nieregularna zmiana belek niwelacyjnych pod elastycznym systemem bazowym, co pokazuje, że zmiany w systemie bazowym mają również wpływ na elementy konstrukcji nośnej. Zaleca się stosowanie tego podejścia do analizy konstrukcji z uwzględnieniem elastycznych systemów bazowych zamiast stałych baz, ponieważ zwiększa to dokładność analizy przy możliwej czasochłonności i mniejszym wysiłku.

3

Mechanical aspects of wellbore stability in shales and coals

Szpunar Tadeusz, Budak Paweł

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 7

446--453

EN

This paper presents a simple model which can be used to calculate the following values:  critical depth for which the well integrity is preserved in a shale or coal horizon with actual shale/coal mechanical parameters, actual mud density and reservoir parameters;  minimum mud density at which stress concentration at the wellbore wall is below the allowable limit for a given rock’s mechanical parameters, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient;  mud density required for the preservation of shale/coal integrity at the wellbore wall at any depth, assuming that the strength parameters of shale or coal, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient are constant. The appropriate equations were derived using the maximum principal strain hypothesis, which holds for brittle materials. It was also assumed that the radial pressure at the borehole wall is caused by the weight of overburden rocks. The author’s intention was to provide formulas which are as simple as possible and which can be easily used in practice. The final equations were based on the solution to the Lame problem, which was adopted to represent a vertical drilling well with a circular cross-section and filled with mud whose hydrostatic pressure is assumed to oppose the pore pressure. Included are effects of silt swelling pressure, overburden pressure, mud density and the mechanical properties of the rock – including the unconfined compressive strength and Poisson’ s ratio. In the case of shale or silty coal layers, the swelling pressure increases the volume of the clay minerals in the pores by diffusion the mud filtrate, which reduces the pore volume and increases the pore pressure, and therefore impacts the calculations. Presented model allows for derivation of the Hubert–Willis formula for fracturing pressure or fracture pressure gradient, which are commonly used in the oil industry. The calculation results are presented using data from the domestic oil industry and data from one of the Polish coal mines.

PL

W artykule podano prosty model umożliwiający obliczenie następujących wielkości:  głębokości krytycznej, w jakiej pokład łupków lub węgla zachowa integralność przy danych parametrach mechanicznych łupku lub węgla, danej gęstości płuczki i znanych parametrach złożowych;  minimalnej gęstości płuczki, przy której koncentracja naprężeń na ścianie otworu nie przekracza granicy dopuszczalnej dla danych parametrów mechanicznych łupku lub węgla oraz gradientu ciśnienia i nadkładu;  gęstości płuczki, przy której zachowana będzie integralność ścian otworu w warstwach łupku lub węgla w każdej głębokości dla danych parametrów mechanicznych łupku, przy stałym gradiencie ciśnienia i nadkładu. Wyprowadzono odpowiednie wzory, przyjmując hipotezę wytrzymałościową maksymalnego wytężenia materiału stosowaną w przypadku materiałów kruchych. Przyjęto również, że przy założeniu odkształceń sprężystych ciśnienie radialne na ścianie otworu jest spowodowane ciężarem skał nadkładu. Intencją autorów było podanie możliwie jak najprostszych wzorów, które mogłyby zostać zastosowane w praktyce. Wykorzystano rozwiązania tzw. problemu Lamégo, to jest rozpatrywano stan naprężeń na ścianie pionowego wyrobiska o przekroju kołowym, traktując skałę jako materiał sprężysty. We wzorach na wielkość naprężeń na ścianie wyrobiska o przekroju w kształcie okręgu uwzględniono wpływ ciśnienia pęcznienia, ciśnienia wywieranego przez nadkład, gęstość płuczki, jak również parametry wytrzymałościowe łupku/węgla, w tym wytrzymałość na ściskanie w jednoosiowym stanie naprężeń i współczynnik Poissona. W przypadku warstw łupków lub węgli zailonych ciśnienie pęcznienia powoduje zwiększenie objętości minerałów ilastych w porach w wyniku dyfuzji filtratu płuczki, co zmniejsza objętość porów i zwiększa ciśnienie porowe, a zatem wpływa na wyniki obliczeń. Przedstawiony model pozwala na wyprowadzenie z niego powszechnie stosowanego w przemyśle wzoru Huberta–Willisa, podającego wielkość ciśnienia szczelinowania skał na ścianie otworu oraz gradientu ciśnienia szczelinowania. Przedstawiono wyniki obliczeń dla danych z otworów z krajowego przemysłu naftowego oraz jednej z polskich kopalni węgla kamiennego.

4

The vibrations induced by fluid flow in plates with different Poisson’s ratios

Burlaga Bartłomiej, Stręk Tomasz

Vibrations in Physical Systems

|

2020

|

Vol. 31, nr 3

art. no. 2020301

EN

A fluid interacts with every solid object that is submerged in its flow. In this paper, the dynamic instability of elastic solid is modeled and analyzed based on the benchmark model. It is caused by a continuous stream of vortices (known as von Kármán vortex street). In the presented approach, prerequisites are calculated to meet the necessary conditions for this phenomenon to occur. The main objective of this study is to determine the influence of different Poisson ratios on the intensity of a solid body’s deflection. In the first part, governing equations are presented. The following part describes the model domain as well as assumed parameters with chosen values explanation. The third part presents simulation specific information - mesh and applied options. The conclusion and possible real-life applications are preceded by obtained results.

5

Mechanical strength indicators of polyurethane adhesive in lightweight floor systems

Karpiesiuk Jacek

Technical Transactions

|

2020

|

Vol. 117, iss. 1

art. no. e2020024

EN

The article describes the basic features of the lightweight floor system with heat-dissipating lamellas (LFS-L) that do not require screeds and are used in the design of radiant heating. It was assumed that reactive polyurethane adhesive constitute the connection layer between the ceramic tile floor and the thermal insulation substrate, which is covered with aluminium foil. This type of construction has not been fully tested for mechanical strength. To define it, for example, using the finite element method, strength indicators of the tested adhesives which were not used in any of the previous studies discussed in this paper should be determined, such as Young's modulus E, Poisson's ratio ν and linear thermal expansion coefficient α. This article presents research methods by which these data were determined. Module E and the ν ratio were determined in the compression strength test of cylindrical samples of polyurethane adhesive. Coefficient α was determined by using digital image correlation in the Aramis system, placing the prepared adhesive samples in a thermal chamber.

6

Parametric study on the connection between Poisson’s ratio, GSI and environmental stress

Lógó Benedek András, Vásárhelyi Balázs

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2020

|

Vol. 27, no. 2-3

205--217

EN

According to its definition, Poisson’s ratio is a measure of the Poisson effect, the phenomenon in which a material tends to expand in directions perpendicular to the directionof compression or, in other words, Poisson’s ratio is the ratio of relative contraction torelative expansion. For the sake of simplicity, it is handled as a constant. However, in reality, it is a variable. One can find several studies on this topic. This paper aims to study theimpact of the environmental (confining) pressure and rock quality (namely the geologicalstrength index, GSI) of rock mass on Poisson’s ratio. By using parametric investigation,several cases were calculated to present the functional dependency between the quantitiesmentioned above.

7

Mechanical properties of cement mortar with graphene oxide

Krystek Małgorzata

Architecture Civil Engineering Environment

|

2019

|

Vol. 12, no. 1

91--96

EN

These days, nanotechnology has already influenced many fields of science and technology, including civil engineering. Cementitious composites incorporating various nanomaterials have emerged as novel materials with improved microstructure, mechanical properties and durability. Over the past decades, graphene oxide has appeared as one of the most promising nanomaterials for civil engineering applications. However, the effect of graphene oxide addition on the properties of cementitious composites has not yet been fully investigated. The paper presents the studies on the mechanical properties of cement mortar reinforced with the 0.03 wt.% of graphene oxide (dosage by weight of cement). Graphene oxide proved to accelerate the cement hydration, in particular at the early stages of mortar hardening, hence improving the mortar performance during mechanical tests. The significant enhancement of the flexural, cubic and cylindrical compressive strength has been reported, thus showing the great nanotechnology potential for concrete structures.

8

Vibration of skew plate with circular variation in thickness and Poisson’s ratio

Sharma A.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 1

49--58

EN

The present study analyzes the natural vibration of non homogeneous visco elastic skew plate (parallelogram plate) with non uniform thickness under temperature field. Here non homogeneity in the plate's material arises due to circular variation in Poisson's ratio. Also the circular variation in thickness causes non uniformity in the shape of the plate. Bi linear temperature variation on the plate along both the axes is being viewed. The equation of motion related to frequency modes are solved by Rayleigh Ritz method. The findings of the present analysis are presented with the help of tables.

9

Effects of Portland cement addition on Young’s modulus of geopolymer concrete cured at ambient conditions

Anaszewicz Ł., Rekucki R, Stolarski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2018

|

Vol. 67, nr 4

71--81

EN

This paper presents the results of Young’s modulus and Poisson’s ratio tests conducted on samples made of low-calcium fly ash-based geopolymer concrete samples and on samples with a 10% addition of Portland cement, cured at ambient conditions. Furthermore, the measurement system, as well as sampling and sample preparation methodology, are discussed. Strain was tested concurrently using resistive strain gauges and extensometer on cylinder-shaped samples with a diameter of 150 mm and height of 300 mm.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań modułu Younga oraz współczynnika Poissona przeprowadzonych na próbkach wykonanych z betonu geopolimerowego na bazie popiołu lotnego niskowapiennego oraz próbkach z 10% dodatkiem cementu portlandzkiego dojrzewających w warunkach laboratoryjnych. Ponadto przedstawiono układ pomiarowy oraz metodologię wykonywania i badania próbek. Odkształcenia badano równocześnie przy użyciu tensometrów rezystancyjnych oraz ekstensometrów na próbkach walcowych o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm.

10

Analiza odwrotna rezultatów uzyskanych przy zastosowaniu urządzenia FWD z wykorzystaniem metody probabilistycznej

Fengier J.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2018

|

Nr 27

75--84

PL

Urządzenie typu FWD należy do jednych z najczęściej wykorzystywanych w badaniach nośności nawierzchni. Wyniki uzyskane za pomocą urządzenia FWD mogą posłużyć do obliczenia modułów sprężystości poszczególnych warstw nawierzchni, co jest niezwykle pomocne zarówno w diagnostyce drogowej jak i przy wymiarowaniu wzmocnienia konstrukcji nawierzchni jezdni. W niniejszej pracy porównano wyniki obliczeń odwrotnych metodą probabilistyczną i deterministyczną, gdzie danymi wejściowymi były grubości warstw i współczynniki Poissona. Analiza wrażliwości pozwoliła stwierdzić, że grubość najwyższej warstwy nawierzchni jest najbardziej istotna spośród wszystkich parametrów będącymi danymi wejściowymi do obliczeń odwrotnych. W pracy zasymilowano błąd pomiarowy określenia grubości najwyżej warstwy nawierzchni i przeprowadzono obliczenia modułów sprężystości poszczególnych warstw nawierzchni. Wyniki obliczeń uzyskane zarówno metodą deterministyczną jak i metodą probabilistyczną porównano z wartościami uzyskanymi na drodze badań laboratoryjnych.

EN

FWD tests are one of the most common tests of pavement in the world. The elastic modulus of each pavement layers can be obtained by applying inverse analysis, which is useful not only in assessment of road pavement condition, but also in designing the over layer. The author of this paper confronted probabilistic and deterministic approaches of input data for back calculation (thickness and Poisson’s ratios of each layer) for homogeneous experimental section. The results of the sensitivity analysis have shown that the most significant influence for the identified quantity had a thickness of bituminous layers. In this paper the measurement error of thickness of asphalt concrete layers was simulated for comparison the probabilistic and deterministic approaches, moreover, the results of laboratory tests were used for verification.

11

Stiffness module and compression strength of polymer-treated sand

Mlhem M.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 1

97--104

EN

According to the increasing demand of suitable soils under different types of foundation in the geotechnical engineering projects, many researchers try to find the best type of additives that improve the mechanical properties of soils. In addition, the small-strain stiffness is an important parameter for various geotechnical design applications. Therefore, I aim from this research to study the availability of Free-Free Resonant frequency method (FFR) in measuring the Young’s modulus and Poisson ratio for epoxy treated sand (ETS). Moreover, detecting the effect of the additives on the strength of treated sand by applying compression test on both types of treated specimens: cement treated sand (CTS) and (ETS), and then comparing between the results. Next, the results have been analyzed and then Young modulus and Poisson ratio have been calculated. There was reversal relations between the both parameters according to the additives percentages, where E increased, Poisson ratio decreased. Then, the compression tests were applied on cylindrical specimens, the more additive percentages was the higher maximum load. The treated sand with epoxy percentage from 2% up to 5% was stronger than the treated sand with 50% cement.

PL

Zgodnie z rosnącym zapotrzebowaniem na przygotowanie odpowiednich gruntów pod różne typy fundamentów w projektach geotechnicznych, wielu badaczy próbuje znaleźć najlepszy rodzaj dodatków, które poprawiają właściwości mechaniczne gruntów. Ponadto zmienność sztywności w zakresie małych odkształceń jest ważnym aspektem dla różnych zastosowań w projektowaniu geotechnicznym. Stąd, celem wykonanych badań jest ocena przydatności metody FFR (Free-Free Resonant frequency) do pomiaru modułu Younga i współczynnika Poissona dla piasku poddanego obróbce epoksydowej (ETS). Dodatkowym celem badań jest ocena wpływu dodatków na wytrzymałość poddanego obróbce piasku w próbie ściskania na obu rodzajach poddanych obróbce próbek: piasku stabilizowanego cementem (CTS) i (ETS), a następnie porównanie wyników. Po przeprowadzaniu analizy wyników badań, wyznaczono moduł Younga i współczynnik Poissona. Między obydwoma parametrami występowały relacje odwrotne w zależności od procentów dodatków, tzn. przy wzroście modułu E, współczynnik Poissona zmniejszał się. Następnie poddano ściskaniu próbki cylindryczne; przy większej zawartości dodatków, uzyskiwano większe nośności. Modyfikowany piasek z zawartością epoksydu od 2% do 5% okazał się być mocniejszy od piasku z dodatkiem 50% cementu.

12

Wykorzystanie piezoelementów typu bender w pomiarach propagacji fali podłużnej w gruntach

Witkowski M., Godlewski T.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2017

|

Vol. 26, No. 3

307--316

PL

Artykuł opisuje autorską modyfikację standardowej komory trójosiowej umożliwiającą wykonywanie pomiarów przejścia fal S i P przy wykorzystaniu tylko jednej pary przetworników piezoelektrycznych, przy których udało się uwzględnić lub zminimalizować wybrane zjawiska niekorzystne w stosowanej powszechnie procedurze badań BET. Podano również wyniki oznaczeń testowych dla różnych typów gruntów.

EN

The article describes the proprietary modification of the standard triaxial cell which allows for the measurement of the transit S and P wave using only one pair of piezoelectric transducers, while it was possible to take into account or minimize some of the negative phenomena in the commonly used test procedures BET. The results of the tests for different types of soils were also presented.

13

Metody wyznaczania modułu Kirchhoffa i współczynnika Poissona dla tworzyw adhezyjnych

Maćkowiak P., Płaczek D., Sołtysiak A.

Postępy w Inżynierii Mechanicznej

|

2017

|

nr 9(5)

27--43

PL

Do przeprowadzenia obliczeń numerycznych połączeń klejonych niezbędna jest znajomość właściwości mechanicznych zastosowanego tworzywa adhezyjnego. Jednymi z nich są wytrzymałość na ścinanie i moduł Kirchhoffa. Metody wyznaczania powyższych właściwości dla tworzyw adhezyjnych różnią się od standardowych metod stosowanych dla metali i tworzyw sztucznych. W pracy porównano różne metody wyznaczania modułu Kirchhoffa z zaznaczeniem zalet i wad, pozwalających badaczowi na wybór odpowiedniej metody oraz zinterpretowanie otrzymanych wyników.

EN

To carry out the analytical and numerical calculations bonding joint bonding is necessary to know the mechanical properties of the used adhesives. One of them are shear modulus and strength to shear stress. Methods for obtaining these data for the adhesives are different from the standard methods used for metals and plastics. The article compares the different methods of determining the stress-strain curves, indicating the advantages and disadvantages of allowing the researcher to choose the appropriate methods and interpret the results.

14

Charakterystyka parametrów sprężystych określonych na podstawie pomiarów geofizyki otworowej i modelowań teoretycznych w wybranych formacjach w otworach basenu bałtyckiego i wierconych na szelfie

Bała M.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 8

558--570

PL

W niniejszej pracy zawarto wyniki badań parametrów sprężystych pomierzonych akustyczną sondą dipolową lub obliczonych na podstawie teoretycznych modeli z kilku otworów położonych w basenie bałtyckim i trzech na szelfie. Badania ograniczono do pięciu formacji, poczynając od charakterystycznego poziomu sylurskiego ogniwa mułowców wapnistych z Redy, stanowiącego reper sejsmiczny Sb, a kończąc na kambrze środkowym – poziom Paradoxides paradoxissimus (PP). Zauważono pewne podobieństwa w kształtowaniu się takich parametrów sprężystych jak: prędkości fal podłużnych i poprzecznych, modułów Younga, odkształcenia objętości i postaci – w analizowanych otworach basenu bałtyckiego i odwierconych na szelfie. Otwory te znajdują się w strefie średniej perspektywności dla ropy naftowej i kondensatu oraz dobrej dla gazu ziemnego [14]. Przedstawiona charakterystyka parametrów sprężystych może być wykorzystana w modelowaniach sejsmicznych do badania zmienności poziomów stratygraficznych i wyjaśnienia szeregu problemów pojawiających się przy zintegrowanej interpretacji danych geofizyki otworowej i sejsmicznych pól falowych. Wspomaga również ocenę skał ilastych pod kątem prognozowania zabiegów szczelinowania hydraulicznego i udostępniania węglowodorów ze skał zbiornikowych o niskich przepuszczalnościach. Skały te charakteryzują się zróżnicowaną „kruchością” (brittleness), którą można rozpatrywać w aspekcie składu mineralnego i parametrów sprężystych, takich jak współczynnik Poissona, moduł Younga, moduł odkształcenia objętości, postaci oraz stałe Lamégo.

EN

The paper shows the results of studies of elastic parameters determined on the basis of well acoustic measurements and theoretically modeled in selected boreholes located in the Baltic Basin and offshore Baltic Sea. The study was limited to five formations, starting from the characteristic level of the Silurian Reda calcareous sandstone Member, which is the seismic Sb benchmark and ending with the Middle Cambrian level Paradoxides Paradoxissimus (PP). It was noted, that there were similarities in the distribution of the elastic parameters, such as the velocity of compressed and shear waves, dynamic Young’s modulus, bulk and shear moduli in analyzed boreholes in the Baltic Basin and those drilled in the shelf. These boreholes are located in a zone of average prospects for oil and condensate and good for natural gas [14]. The presented characteristics of elastic parameters may be used in seismic modeling to study the variability of stratigraphic levels and to clarify a number of problems occurring during the integrated data interpretation of well logs and seismic wave fields. It also supports the evaluation of clay rocks for the prediction of hydraulic fracturing and the production of hydrocarbons from reservoir rocks with low permeability. Sedimentary rocks are differentiated in brittleness, which can be seen in terms of the mineral composition and elastic parameters, such as Poisson’s ratio, Young’s modulus, and bulk and shear moduli as well as Lamé’s constant.

15

Wyznaczanie współczynnika Poisson’a na podstawie pomiaru prędkości fal akustycznych

Markowska-Lech K., Sas W., Gabryś K., Lech M., Soból E.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/II

99--108

PL

Współczynnik Poisson’a określany na podstawie prędkości fali podłużnej i poprzecznej jest stosowany w geofizyce jako jeden z parametrów charakteryzujących odkształcenie materiału. W laboratoriach geotechnicznych również prowadzone są badania z wykorzystaniem prędkości fal sejsmicznych, dlatego Autorzy podjęli próbę przeniesienia zależności znanych z teorii sprężystości na ośrodki gruntowe w celu wyznaczenia współczynnika Poisson’a. Praca zawiera wartości współczynnika Poisson’a otrzymane z badań naturalnych gruntów spoistych dwiema różnymi technikami: w aparacie trójosiowym wyposażonym w piezoelementy typu bender oraz w kolumnie rezonansowej.

EN

Poisson’s ratio as one of the parameters characterizing the material deformation is widely used in geophysics and it is based on shear and compressional wave velocities. On the other hand, in the geotechnical laboratories a lot of tests using mechanical waves velocities on soils are performed, so Authors have attempted to transfer the elasticity theory on soils and determine the Poisson's ratio. The paper presents the values of Poisson's ratio obtained for natural cohesive soils with two different techniques: the triaxial tests using bender elements (BE) and resonant column (RC).

16

Ocena wpływu warunków pomiaru na wyniki oznaczenia modułu sztywności betonu asfaltowego

Słowik M., Bartkowiak M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/II

299--306

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz statystycznych dotyczących rezultatów oznaczania modułu sztywności betonu asfaltowego metodą pośredniego rozciągania (IT-CY). Badaniu poddano próbki betonu asfaltowego o wysokim module sztywności zgodnie z procedurą normową. Wykonana analiza potwierdza, że na wartość modułu sztywności znaczący wpływ mają warunki wykonywania pomiaru, w tym przypadku analizowano wartość amplitudy poziomego przemieszczenia. Zmniejszenie docelowej wartości poziomego przemieszczenia, powoduje iż zmniejszeniu ulega także wartość pionowej siły potrzebnej do wykonania pomiaru, co jest przydatne przy badaniach mieszanek o wysokim module sztywności w niskiej temperaturze. Analiza statystyczna uzyskanych wyników wykazała jednak, że wartości modułów sztywności uzyskanych przy różnych przemieszczeniach nie można porównywać bezpośrednio. Na podstawie przeprowadzonego studium literatury w zakresie przyjmowanych współczynników Poissona, wybrano wiarygodną metodę ich określania do stosowania w metodzie rozciągania pośredniego. Zwrócono także uwagę na ziemność wartości modułu sztywności spowodowaną przyjmowaniem różnych współczynników Poissona.

EN

The article presents the results of statistical analyzes concerning values of stiffness modulus of asphalt concrete. The stiffness modulus was examined by indirect tensile test (IT-CY) carried out using cylindrical specimens. The specimens were made from high modulus asphalt concrete (HMAC). The tests were conducted according to European Standard EN 12697-26:2012. The analysis confirms that the values of stiffness modulus depend on conditions of the tests. In presented paper authors analyzed the impact of horizontal displacement on the value of stiffness modulus. The reduction in amplitude of horizontal displacement leads to reduction of the value of applied vertical load. This slide is advantageous for measuring the stiffness of HMAC at low temperatures. Statistical analysis of the results showed that the values of stiffness modulus obtained for the different displacement cannot be compared directly. The article present values of Poisson’s ratio, which was accepted by the authors after literature review.

17

Static and dynamic elastic properties, the cause of the difference and conversion methods – case study

Słota-Valim M.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 11

816--826

EN

In this study the characteristics of elastic parameters of the lower Paleozoic shale formation is presented. Dynamic elastic properties are calculated based on available seismic data calibrated with elastic properties obtained from well logging. Comparison between dynamic and static elastic properties is conducted and the cause of observed difference is discussed. Finally, methods for conversion of dynamic to static elastic properties is presented. Detailed characterization of the shale formation helps highlight which zones are more susceptible to hydraulic fracturing while conversion of dynamic to static elastic properties is performed for further geomechanical modeling purposes and allow more advanced mechanical analysis of unconventional reservoir object.

PL

Dokładne rozpoznanie cech obiektu złożowego to podstawowy warunek, którego spełnienie owocuje trafnym wyznaczeniem lokalizacji wiercenia, projektem otworu wiertniczego i jego uzbrojeniem, a także planem efektywnych zabiegów udostępniania złoża węglowodorów. Z punktu widzenia eksploracji złóż typu niekonwencjonalnego, które od paru lat stały się tematem intensywnych badań również i w Polsce, spośród wymienionych wyżej etapów rozpoznania obiektu szczególnie istotny jest projekt otworu, a zwłaszcza jego poziomy odcinek oraz plan zabiegów udostępniania złoża. Niejednorodność formacji gazonośnej na horyzontalnym odcinku otworu, wzdłuż którego planowane są zabiegi szczelinowania hydraulicznego, nakazuje dokładne rozpoznanie ośrodka skalnego. Jego brak pociąga za sobą konsekwencje, gdyż niewłaściwe rozmieszczenie poszczególnych sektorów poddawanych kolejno zabiegom szczelinowania może przyczynić się do nachodzenia na siebie stref zczerpania gazu, co z kolei skutkuje niską lub zerową produkcją. W artykule przedstawiono charakterystykę parametrów elastycznych formacji łupkowej dolnego Paleozoiku, która pozwoliła na wytypowanie stref bardziej podatnych na zabieg szczelinowania hydraulicznego.

18

Metodyczne uwarunkowania badań geomechanicznych skał pobranych z dużych głębokości w trójosiowym stanie naprężenia

Dziedzic A., Łukaszewski P.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 1

3--10

PL

W artykule przedstawiono uwarunkowania metodyczne badań geomechanicznych mających na celu oznaczenie parametrów sprężystości i odkształcalności iłowców syluru i ordowiku oraz wapieni ordowiku pobranych z głębszych stref górotworu w dwóch rejonach. Parametry oznaczano przy zastosowaniu nieniszczących badań ultradźwiękowych, określając prędkość fali podłużnej (Vp) i dynamiczny moduł sprężystości (Ed), oraz w testach wytrzymałościowych trójosiowego ściskania w złożonym stanie naprężenia, wyznaczając moduł Younga (E) i współczynnik Poissona (v). Uzyskane wyniki wskazują na dużą zmienność właściwości geomechanicznych iłow-ców oraz na niewielkie ich zróżnicowanie uwarunkowane lokalizacją. Duży zakres zmian parametrów geomecha-nicznych utrudnia jednoznaczną interpretację wyników badań i ujednoliconą charakterystykę geomechaniczną tych skał. Do pełnego rozpoznania ich cech fizyczno-mechanicznych, niezbędnego przy zabiegach szczelinowania w strefach niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego, konieczne są więc precyzyjne analizy geomechaniczne, prowadzone na materiale pobranym z otworów wiertniczych w interwałach głębokości o jak największym zagęsz-czeniu. Przy doborze prób badawczych z rdzeni wiertniczych iłowców syluru i ordowiku niezbędne jest zatem uwzględnienie aspektu geomechanicznego.

EN

The paper presents methodological conditions of geomechanical tests used to determine the parameters of elasticity and deformability of Silurian and Ordovician shales and Ordovician limestones, which were taken from the deeper zones of the rock mass from the two different regions. The indicators were determined by using non-destructive ultrasonic tests, which determined the longitudinal wave propagation velocity (Vp) and dynamic module of elasticty (Ed). Young’s modulus (E) and Poisson’s ratio (ν) were calculated by using triaxial strength tests in com-plex stress state. The obtained results indicate a high variability of the geomechanical properties of shales and slight differences depending on their location. A large range of changes of geomechanical parameters, makes it difficult to unambiguously interpret results obtained from the tests. As a result, it is difficult to give unified geomechanical characteristics of these rocks. In order to comprehensively identify their physical and mechanical properties, which is necessary at hydraulic fracturing in unconventional reservoirs of natural gas, precise geomechanical analyses are required. For this reason, analysis should be carried out on material taken from the bore-holes in depth intervals with the highest density. During the selection of rock samples of Silurian and Ordovi-cian shales from drill cores, it is necessary to take into consideration the geomechanical aspects.

19

Deformation properties of sedimentary rocks in the process of underground coal gasification

Bukowska M., Sygała A.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 3

144--156

EN

The article presents results of research into changes in deformation properties of rocks, under influence of temperature, during the process of underground coal gasification. Samples of carboniferous sedimentary rocks (claystones and sandstones), collected in different areas of Upper Silesian Coal Basin (GZW), were heated at the temperature of between 100 and 1000-1200°C, and then subjected to uniaxial compression tests to obtain a full stress-strain curves of the samples and determine values of residual strain and Poisson's ratio. To compare the obtained values of deformation parameters of rocks, tested in dry-air state and after heating in a given range of temperature, normalised values of residual strain and Poisson's ratio were determined. Based on them, coefficient of influence of temperature on tested deformation parameters was determined. The obtained values of the coefficient can be applied in mining practice to forecast deformability of gangue during underground coal gasification, when in the direct surrounding of a georeactor there are claystones or sandstones. The obtained results were analysed based on classification of uniaxial compression strength of GZW gangue, which formed the basis for dividing claystones and sandstones into very low, low, medium and high uniaxial compression strength rocks. Based on the conducted tests it was concluded that the influence of uniaxial compression strength on the value of residual strain, unlike the influence of grain size of sandstones, is unambiguous within the range of changes in the parameter. Among claystones changes in the value of Poisson's ratio depending on their initial strength were observed. Sandstones of different grain size either increased or decreased the value of Poisson's ratio in comparison with the value determined at room temperature in dry-air conditions.

20

Analysis of the Mechanical Properties of Woven Fabrics from Glass and Basalt Yarns

Kovačević S., Brnada S., Dobnik-Dubrovski P.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 6 (114)

83--91

EN

Among many other materials for the reinforcement of composites, technical fabrics are increasingly being used for the same purpose, especially from glass and basalt tows, which have good mechanical properties.. During tensile stress these fabrics are elongated in the direction of tensile force, and at the same time they contract crosswise in relation to the action of the tensile force. In this paper the tensile properties of woven fabrics made from glass and basalt yarns were investigated. Measurements were focused on the lateral contraction, according to which Poisson’s ratio can be calculated. For these purposes, an innovative device as an upgrade of the strength tester and samples of fabrics of non-standard shapes (cross and square) were used. Mechanical properties of the yarns from which the fabrics were made were analysed before and after weaving in order to define the impact of weaving on them.

PL

Materiałami często stosowanymi dla wzmocnienia kompozytu są tkaniny szklane i bazaltowe posiadające dobre właściwości mechaniczne. Podczas badań wytrzymałościowych tkaniny ulegały rozciągnięciu w kierunku działania siły oraz ulegały skurczowi w kierunku poprzecznym. Podczas badań zwrócono szczególną uwagę na kurczenie tkanin zgodnie ze współczynnikiem Poissona, który określano dla poszczególnych próbek. W tym celu skonstruowano innowacyjne urządzenie współpracujące z maszyną wytrzymałościową. Badano próbki tkanin standardowe oraz o zróżnicowanym kształcie. Przędze stosowane do wytworzenia tkanin były badane przed i po tkaniu w celu oceny wpływu tkania na jakość przędzy.