O granicach stosowalności klasycznych związków Terzaghiego i Biota w mechanice skał

• Autorzy: Nowakowski, A.

Warianty tytułu

EN

Some remarks about the limits of applicability of the classical Terzaghi and Biot equations in rock mechanics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświecony jest granicom stosowalności naprężenia efektywnego do opisu zjawisk zachodzących w izotropowym i jednorodnym ośrodku porowatym, którego przestrzeń porowa wypełniona jest płynem pozostającym pod działaniem ciśnienia porowego. Omówiono w nim sformułowane przez Karla von Terzaghiego i Maurice’a Biota definicje ciśnienia efektywnego, oraz wskazano na ograniczenia w ich stosowaniu w mechanice skał, wynikające zarówno z przyjętych przez autorów założeń, jak i z badań ich następców. W szczególności zwrócono uwagę na zależność postaci prawa ciśnienia efektywnego od fizykochemicznych właściwości skały i płynu porowego, oraz panującego w skale stanu naprężenia.

EN

The article discusses the limits of applicability of the so-called effective stress to describe the phenomena occurring in an isotropic and homogeneous porous medium with the pore space filled with pressurized pore fluid. It talks over formulated by Karl von Terzaghiego and Maurice Biota definitions of effective pressure, and indicates the restrictions on their use in rock mechanics, resulting from both assumptions adopted by the authors, as well as with research resultsof their successors. In particular, the attention was paid to the relationship of a law of effective stress from the rock and pore fluid physico-chemical properties, and the prevailing rock stress state.

Słowa kluczowe

PL

ciśnienie efektywne; konwencjonalne ciśnienie efektywne; współczynnik Biota; ciśnienie porowe; moduł ściśliwości

EN

effective pressure; conventional effective pressure; Biot coefficient; pore pressure; bulk modulus

• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 1-2
• Strony: 55--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Nowakowski, A.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Biot M.A., 1941: General Theory of Three-Dimensional Consolidation. J. Appl. Phys., Vol. 12, p. 155-164.
• Biot M.A., 1955: Theory of elasticity and consolidation for a porous anisotropic solid. J. Appl. Phys., Vol. 26, p. 182-185.
• Biot M.A., Willis, D. G., 1957: The Elastic Coeffi cients of the Theory of Consolidation. J. Appl. Mech., Vol. 24, p. 594-601.
• Bluhm J., de Boer R., 1996: Effective stress – clarifi cation. Arch. Appl. Mech., Vol. 66, p. 479-492.
• de Boer R., Ehlers W., 1990: The development of the concept of effective stresses. Acta Mechanica, Vol. 83, p. 77-92.
• de Boer R., 2005: The Engineer and the scandal – a piece of science history. Springer Verl., Berlin, 293 pages.
• Caroll M.M., 1979: An Effective Stress Law for Anisotropic Elastic Deformation. J. Geophys. Res., Vol. 84, No. B13, p. 7510-7512.
• Cheng A.H.-D., 1997: Material coeffi cients of anisotropic poroelasticity. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 34, p. 199-205
• Dutka B., Lizak Z., Nowakowski A., Nurkowski J., Wierzbicki M., 2008: Zależność wartości współczynnika Biota od rodzaju medium porowego. Prace IMG PAN, t. 10, nr 1-4, s. 3-16.
• Fabre D., Gustkiewicz J., 1998: Influence of rock porosity on the Biot’s coefficient. In: “Poromechanics – A Tribute to Maurice A. Biot”, Proc. of the Biot Conf. on Poromech., Louvain-la-Neuve (Belgium), 14-16 Sept. 1998, Thismus et al. (eds.), Balkema, Rotterdam.
• Fillunger P., 1913: Der Auftrieb in Talsperren. Österr. Wochenschrift für den öffentlichen Baudienst. Vol. 19, p. 532-556; 567-570.
• Fillunger P., 1914: Neuere Grundlagen für die statische Berechnung von Talsperren. Zeitschrift des Österr. Ing.- und Arch.- Vereines, Vol. 23, p. 441-447.
• Fillunger P., 1915: Versuche über die Zugfestigkeit bei allseitigem Wasserdruck. Österr. Wochenschrift für den öffentlichen Baudienst. Vol. 29, p. 443-448.
• Fillunger P., 1936: Erdbaumechanik? Selbstverlag des Verfassers, Wien.
• Gustkiewicz, J., 1989: Objętościowe deformacje skały i jej porów. Arch. Min. Sci., Vol. 34, Issue 3, 593-609.
• Handin J., Hager R.V., Friedman M., Feather J.N., 1963: Experimental deformation of sedimentary rocks under confining pressure: pore pressure tests. Bull. Am. Assoc. Petr. Geol., Vol. 47, p. 717-755.
• Hubbert M.K., Rubey W.W., 1959: Role of fluid pressure in mechanics of overthrust faulting. Bull. Geol. Soc. Am., Vol. 70, p. 115-203.
• Hubbert M.K., Rubey W.W., 1960: Role of fluid pressure in mechanics of overthrust faulting: A reply. Bull. Geol. Soc. Am., Vol. 71, p. 617-628.
• Jaeger J.C., Cook N G.W., Zimmerman R.W., 2007: Fundamentals of Rock Mechanics. Fourth Edition. Blackwell Publishing Ltd., USA-UK-Australia, 475 pages.
• Lade P.V., Boer de, R., 1997: The concept of effective stress for soil, concrete and rock. Géotechnique, Vol. 47, No. 1, p. 71-67.
• Nowakowski A., 2006: Różne postacie równania ciśnienia efektywnegouzyskane podczas badań laboratoryjnych piaskowca “Tumlin”. Prace IMG PAN, t. 8, nr 1-4, s. 193-201.
• Nowakowski A., 2007: Różne postacie równania ciśnienia efektywnegouzyskane podczas badań laboratoryjnych piaskowca “Tumlin” (cz. II). Prace IMG PAN, t. 9, nr 1-4, s. 103-111.
• Paterson M. S., Wong T.-f., 2005: Experimental Rock Deformation – The Brittle Field. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 347 pages.
• Roegiers J.-C., Cui L., Bai M., 1998: Poroelasticity applications. In: Mechanics of Jointed and Faulted Rocks, Proc. 3rd Int. Conf. Mech. Joint. & Fault. Rock – MJFR-3, Vienna , Austria, 6-9 April 1998, Hans-Peter Rossmanith (ed.), A.A. Balkema, Rotterdam, p. 39-48
• St. George J.D., Bakarat M.A., 2001: The change in effective stress associated with shrinkage from gas desorption in coal. International Journal of Coal Geology, Vol. 45, p. 105-113.
• von Terzaghi K., 1923: Die Berechnung der Durchlässigkeitsziffer des Tones aus dem Verlauf der Spannungs-erscheinungen. Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien Math.-Naturwiss. Kl., Abt. 2A, 132, 105.
• von Terzaghi K., 1936: The shearing resistance of saturated soils and the angle between planes of shear. In: Proc. Int. Conf. Soil Mech. And Found. Eng., Casagrande A. & Rutledge P. C. & Watson J. D. (eds), Harvard University, Vol. I, p. 54-56.
• Wang H.F., 2000: Theoy of Linear Poroelasticity with Applications to Geomechanics and Hydrogeology. Princeton University Press, Princeton & Oxford, USA, 287 pages.