Porównywanie wytrzymałości skał na ściskanie i rozciąganie uzyskanych na podstawie różnych norm i zaleceń

• Autorzy: Misa, Rafał , Nowakowski, Andrzej , Nurkowski, Janusz

Warianty tytułu

EN

Comparison of the compressive and tensile strength values of rocks obtained on the basis of various standards and recommendations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem programu badań było porównanie wyników oznaczania wytrzymałości na ściskanie i wytrzymałości na rozciąganie uzyskanych podczas procedur badawczych zapisanych w Polskich Normach oraz zaleceniach Międzynarodowego Towarzystwa Mechaniki Skał (ISRM). Łącznie wykonano 130 eksperymentów jednoosiowego ściskania, punktowego obciążania oraz poprzecznego ściskania (tzw. testów brazylijskich) na próbkach skalnych wykonanych z granitu, wapienia i piaskowca. Właściwości geometryczne próbek dobierano w zależności od stosowanej metody badawczej, a następnie analizowano zależności między smukłością próbki i jej kształtem a uzyskanymi wartościami wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie. Wyniki badań wykazały, że uzyskiwane w laboratorium wartości wytrzymałości na rozciąganie i na ściskanie silnie zależą od smukłości próbki, której różne wartości narzucają rożne normy i zalecenia ISRM, przy czym wrażliwość ta była znacznie większa w przypadku wytrzymałości na ściskanie. Badania wykazały także wątpliwą przydatność tzw. testu punktowego obciążania do wyznaczania wytrzymałości skały na ściskanie i ewentualnego szacowania jej wytrzymałości na rozciąganie.

EN

The aim of the test program was to compare the results of determining the compressive strength and tensile strength of some rocks, obtained by means of strength tests conducted according to the test procedures written in Polish Standards and in the recommendations of the International Society of Rock Mechanics (ISRM). In total, 130 experiments of uniaxial compression test, point load test and transverse compression test (so-called Brazilian test) were carried out on rock samples made of granite, limestone and sandstone. Geometrical properties of samples were selected depending on the applied research method. The relationships between the sample’s slenderness and its shape and the obtained values of compressive and tensile strength were analyzed The test results showed that the values of tensile and compressive strength obtained in laboratory tests strongly depend on the slenderness of the sample, the different values of which are imposed by different standards and ISRM recommendations, but the sensitivity was much higher in the case of compressive strength. The research also showed the questionable usefulness of the point load test for determining the compressive strength of a rock and for possible evaluation of its tensile strength.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość na ściskanie; wytrzymałość na rozciąganie; próbka foremna; próbka nieforemna; smukłość próbki; polska norma; Eurokody; zalecenia ISRM

EN

compressive strength; tensile strength; regular sample; irregular sample; sample slenderness; Polish standard; Eurocode; ISRM recommendations

• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 22, nr 1-4
• Strony: 17--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Misa, Rafał

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

autor

Nowakowski, Andrzej

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

autor

Nurkowski, Janusz

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

Bibliografia

• Bieniawski Z.T., Franklin J.A., Bernede M.J., Duffaut P., Rumpel F., Horibe T., Broch F., Rodrigues E., van Heerden W.E., Vogler U.W., Hansagi I., Szlavin J., Brady B.T., Deere D.U., Hawkes I., Milovanovic D, 1979: Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Materials. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 16, No 2, pp. 135-140.
• Bieniawski Z.T., Hawkes I., 1978: Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 15, No 3, pp. 99-103.
• Brook N., 1985: The Equivalent Core Diameter Method of Size and Shape Correction in Point Load Testing, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 22, No. 2, pp. 61-70.
• Dreyer W., Borchert H., 1961: Zur Druckfestigkeit von Salzgesteinen. Kali und Steinsalz, No 7, pp. 234-241.
• Franklin J.A., Pells P., McLachlin D., Greminger M., Kutter H., Broch E., van Heerden W.E., Vogler U.W., Wijk G., Brook N, Robins P. J., 1985: Suggested Methods for Determining Point Load Strength (to replace original document published in 1972). Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 22, No 2, pp. 51-60.
• Griffith A.A., 1921: The Phenomena of Rupture and Flow in Solids. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Vol. 221, pp. 163-198.
• Jaeger J.C., Cook N.G.W., Zimmerman R.W., 2007: Fundamentals of Rock Mechanics. Blackwell Publishing, Malden-Oxford-Carlton, USA-UK-Australia, 475 pages.
• Kidybiński A., 1982: Podstawy geotechniki kopalnianej. Wyd. “Śląsk”, Katowice, 515 str.
• Lama R.D., Vutukuri V.S., 1978: Handbook on Mechanical Properties of Rocks. Testing Techniques and Results – Vol. II. TRANS TECH Publications, Clausthal, Germany, 481 pages.
• Mogi K., 1966: Some precise measurements of fracture strength of rocks under uniform compressive stress. Felsmechanik und Ingenieurgeologie, Vol. 4, pp. 41-55.
• Nowakowski A., 2014: Kilka uwag dotyczących laboratoryjnego wyznaczania wytrzymałości skał na ściskanie w świetle obowiązujących norm i zaleceń. Prace IMG PAN, t. 16, nr 1-2, str. 49-60.
• Obert L., Windes S. L., Duval W. I., 1946: Standardized tests for determining the physical properties of mines rocks. U. S. Bur. Mines. Rep. Incest., No 3891, pp. 1.
• PKN, 01-01-2020: https://www.pkn.pl/polskie-normy, stan na dzień 1 stycznia 2020.
• PN-B-04110:1984. Materiały kamienne – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie.
• PN-G-04302:1997: Skały zwięzłe – Oznaczanie wytrzymałości na rozciąganie metodą poprzecznego ściskania.
• PN-G-04303:1997. Skały zwięzłe – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie z użyciem próbek foremnych.
• PN-G-04307:1998. Skały zwięzłe – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie z użyciem próbek nieforemnych.
• PN-EN 1926:2007. Metody badań kamienia naturalnego – Oznaczanie jednoosiowej wytrzymałości na ściskanie.
• Ulusay R. (ed.) 2015: The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007 – 2014. Springer International Publishing, Switzerland, 293 pages.
• Ulusay R., Hudson J.A., (eds.), 2007a: The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006. Kozan Ofset Matbaacilik San. Ve Tic. Sti., Ankara, Turkey, 628 pages.
• Ulusay R., Hudson J. A., (eds.), 2007b: Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Materials. In: “The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006”, Kozan Ofset Matbaacilik San. Ve Tic. Sti., Ankara, Turkey, pp. 151-156.
• Ulusay R., Hudson J.A., (eds.), 2007c: Suggested Methods for Determining Point Load Strength. In: “The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006”, Kozan Ofset Matbaacilik San. Ve Tic. Sti., Ankara, Turkey, 2007, pp. 121-132.
• Ulusay R., Hudson J.A., (eds.), 2007d: Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials. In: “The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006”, Kozan Ofset Matbaacilik San. Ve Tic. Sti., Ankara, Turkey, pp. 179-183.
• Vavro M., Vavro L., Martinec P., Souček K., 2016: Properties, durability and use of glauconitic Godula sandstones: a relatively less known building stone of the Czech Republic and Poland. Environ. Earth Sci, 75:1437.
• Vutukuri V.S., Lama R.D., Saluja S.S., 1974: Handbook on Mechanical Properties of Rocks. Testing Techniques and Results – Vol. I. TRANS TECH Publications, Clausthal, Germany, 280 pages.