Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Stan rozpoznania właściwości geomechanicznych skał w warunkach złożonego stanu naprężenia górnej partii skorupy ziemskiej

100%

Pinińska J.

|

tom T. 188

25--40

PL

Charakterystyka geologiczna struktur wgłębnych, niedostępnych do bezpośrednich obserwacji, jest oparta na danych geofizycznych, wspomaganych wiedzą teoretyczną oraz wynikami ekstrapolacji geologicznych danych otworowych i terenowych obserwacji powierzchniowych. Wspólnym nośnikiem informacji geologicznych i geofizycznych jest zróżnicowanie parametrów gęstości oraz prędkości propagacji fal sprężystych, właściwe dla litologii ośrodka skalnego. Dla głębszych partii litosfery, gdzie brak bezpośrednich obserwacji geologicznych, niezbędne jest ustalenie zakresu zmian tych parametrów w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury. Ocenie takiej służą geomechaniczne badania doświadczalne, prowadzone w komorach wysokich ciśnień na znanych ośrodkach skalnych. W Polsce brak kompleksowych badań geomechanicznych, ukierunkowanych na weryfikację wgłębnych analiz strukturalnych, a w diagnostyce litologicznej dominują metody geofizyczne. W artykule dokonano przeglądu czynników wpływających na zróżnicowanie parametrów geomechanicznych skał krystalicznych, z głównym naciskiem na gęstość, prędkość falową oraz moduły odkształcenia w zakresie liniowości odkształceń. Dane, ustalone eksperymentalnie na rzeczywistych ośrodkach skalnych, reprezentują różny stopień dokładności rozpoznania w zakresie ciśnień do 1000 MPa i temperatury do 1500°C. Przegląd ten wskazuje na nikłe zasoby ocen ilościowych, słaby rozwój krajowej infrastruktury badawczej oraz brak powiązania danych sejsmicznych i grawimetrycznych z oceną ośrodków rzeczywistych.

EN

Geological identity of deep seated structures, not accessible for direct observation can be derived from the interpretation of seismic and gravimetric data. On the other hand, the geophysical raw data are interpreted on the basis of extrapolated geological field- and laboratory data. Thus, the positive feed-back exists between the geological and geophysical surveys. With regard to the determination of change of geomechanical parameters of rocks mass under extreme physical conditions, special experiments are carried out. Correlation between rock density and acoustic wave velocity, determined under increased pressure and temperatures, is extrapolated, giving an outline of suspect properties of rocks under extreme conditions not subjective to direct investigations. The diagnostic key can be just established for recognition of rock lithology based on seismic and gravimetric surveys. The work presents the set of experimental of geomechanical rocks parameters e.g. longitudinal waves velocity, volume density, elasticity modulus important in seismic and gravimetric studies, available in the laboratory under varying conditions of temperature, pressure and pore water contents and diagnostic for the lithological identification at the high deep.

2

Systemy geologiczno-inżynierskiej oceny skał i masywów skalnych

100%

Pinińska J.

Przegląd Geologiczny

|

2001

|

tom Vol. 49 nr 9

804-814

PL

Tak w krajach Unii Europejskiej jak i poza nią istnieją znaczne rozbieżności tradycji i przepisów w ocenach geologiczno-inżynierskich skał i masywów skalnych. By złagodzić istniejące różnice Europejska Komisja Normalizacyjna (CEN) wprowadza wiele znanych i wdrożonych systemów oceny podłoża gruntowego i skalnego oraz dopuszcza możliwość stosowania lokalnych wytycznych i komentarzy, "parametrów wyprowadzonych" i "doświadczenia porównywalnego" wynikających z tradycji w danym kraju. W Polsce włożono już wiele pracy w tłumaczenie, przystosowanie i wdrażanie projektów norm europejskich. Działania te dotyczą jednak przede wszystkim podłoża gruntowego, a w nikłym zakresie podłoża skalnego. Geotechniczna klasyfikacja skał z natury rzeczy jest bardziej złożona niż klasyfikacja gruntów. Wynika to głównie z siły wiązań strukturalnych, które w skałach są znaczące i których niszczenie następuje w sposób wyraźny. Po zniszczeniu, spękany ośrodek skalny może jednak nadal przenosić znaczne obciążenia, stąd tak istotną rolę odgrywa ocena stanu pokrytycznego. Przedstawiona w pracy ocena zaleceń normalizacyjnych CEN wskazuje, że nie ujmują one tych zagadnień w sposób dostateczny i charakteryzują się znacznym konserwatyzmem w ujmowaniu złożoności geologicznej masywów skalnych. Preferowane są w nich szczegółowe opisy cech geologicznych, często zbyt rozbudowane w formie podstawowej, podczas gdy dzięki ogromnemu rozwojowi wiedzy o skałach na świecie przeważają już oceny wskaźnikowe wynikające z doświadczeń regionalnych.

EN

Traditions, norms, legislative limitations and formal rules in assessing engineering properties of soils and rocks vary in different countries of the European Union and elsewhere. The Committee of European Normalization (CEN) accepts numerous engineering systems of soil assessment, and does not object to introduction of traditional classifications, comments and orders, "experimental limits " and "comparable parameters" in determining load-bearing capacity of soil in any specific country. In Poland, great effort was already undertaken in translation, adaptation and employment of European standards in engineering geology. This, however, concerns mostly soft soils, while rock massifs are almost totally overlooked. Geotechnical classification of rocks and rock massifs should be more complex than that of soft soils, because of great lithological variability of rocks, their stratigraphic unhomogeneouity, tectonic deformations, residual stress, shear zones, fractures, and uneven weathering. The contemporary engineering norms promoted by CEN are rather conservative with respect to development in sciences. Moreover, these norms are overloaded with unclear excesively detailed geological descriptions, which seems to be a result of somewhat late recognition of geological factors in geotechnical diagnose. Whilst according to the recent world trends, when describing rock-structure interactions, the geological complexity must be substituted with simplified indices, which will allow alternative representation of complicated mechanical properties of various rock massif components.

3

Wiarygodność ocen parametrów sprężystości ośrodków skalnych na dużych głębokościach

100%

Pinińska J.

|

tom nr 446 (1)

149--156

PL

Praca stanowi wprowadzenie do cyklu artykułów prezentowanych w niniejszym Biuletynie PIG przez zespół pracowników Zakładu Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego, dotyczących oceny parametrów sprężystych ośrodków skalnych na dużych głębokościach na podstawie badań wytrzymałościowych (geomechanicznych) oraz geofizycznych (pomiar prędkości fali akustycznej). Prace te dotyczą: metodyki badań modelujących warunki ciśnienia i temperatury do głębokości 3,5 km w komorach termociśnieniowych (P. Łukaszewski, A. Dziedzic), analizy wyników laboratoryjnych badań wytrzymałościowych nad zróżnicowaniem głównych parametrów sprężystości typowych skał magmowych i osadowych zależnie od ich genezy i głębokości (A. Domonik) oraz zmienności prędkości propagacji fali ultradźwiękowej w zależności od ciśnienia i temperatury na modelowanej głębokości (A. Dziedzic, J. Pinińska). W niniejszym artykule przedyskutowano współczesne poglądy na niejednorodność rzeczywistego rozkładu naprężeń w górotworze i ograniczone możliwości jego wyznaczenia oraz wynikające z tego konsekwencje w niepewności oznaczania cech sprężystych ośrodków skalnych na podstawie pomiarów geofizycznych w warunkach zróżnicowanego naprężenia, nawodnienia, temperatury i dużych głębokości. Omówiono czynniki powodujące trudności korelowania cech sprężystych uzyskanych na drodze badań geomechanicznych oraz geofizycznych. Korelacje takie niezbędne są szczególnie do identyfikacji cech górotworu na dużych głębokościach, gdzie dostępne są jedynie pomiary prędkości fali sprężystej, ale również powszechnie stosowane w warunkach rozpoznania powierzchniowego. Niejednorodność ośrodków skalnych w odrębny sposób ujawnia się w funkcji zmian przebiegu fali sprężystej i parametrów sprężystości mechanicznej wraz głębokością. Stąd zbyt duże uogólnienia, zapożyczone z ogólnych zasad teorii sprężystości, zacierają rzeczywisty obraz zmian właściwości ośrodka skalnego w warunkach wysokich ciśnień i temperatury. Niepewność wzajemnej korelacji cech sprężystych uzyskanych na drodze badań geomechanicznych oraz geofizycznych bez indywidualnej analizy pogłębia niejednoznaczność metod interpretacji tych pierwszych. Różnice ocen modułu sprężystości, zależnie od przyjętego zakresu sprężystości, mogą dla tej samej skały dochodzić do 100%. Zatem istotą wiarygodnego tworzenia korelacji łączących parametry sprężystości uzyskane na drodze badań geofizycznych z danymi geomechanicznymi są kompleksowe, laboratoryjne badania wytrzymałościowe w komorach termociśnieniowych z równoczesną rejestracją charakterystyk odkształcenia oraz zmian prędkości fali sprężystej na znanym materiale skalnym, w warunkach wzrastającego ciśnienia symulującego warunki termiczne i ciśnieniowe w danych warunkach geologicznych. W pracy szczególną uwagę poświęcono analizie stanu wiedzy nad wiarygodnością ocen rzeczywistego stanu naprężeń w górotworze, gdyż ich ustalenie w skali regionalnej jest możliwe z dokładnością zaledwie do 20%, a w 70% globalnych przypadków naprężenia poziome są większe od pionowych. Na lokalną dystrybucję naprężeń wpływa natomiast przyrodnicza niejednorodność ośrodka skalnego. Wszystkie te czynniki powinny być uwzględnione przy doborze warunków badań i interpretowanych na ich podstawie parametrów sprężystości.

EN

The paper is an introduction to the other papers published in this volume, devoted to the methods and results of laboratory testing of rocks from great depths prepared by the authors from Department of Geomechanics: P. Łukaszewski and A. Dziedzic, A. Domonik as well as A. Dziedzic and J. Pinińska. In the paper the reliability of determination of rock elastic properties at great depths, due to geological factors, technological measuring inconsistencies, and erroneous methods of data interpretation are discussed. Possible diminishing of determination uncertainty would be dependable on accuracy of recognition of three essential factors: the local stress-field, local elastic properties of rock media, and the correctness of correlation of the mechanical and geophysical data. The actual accuracy for determination of stress distribution in a rock massif is considered to be within a range of 10 to 20 percent and the local deviations of horizontal strain may reach 15 to 25 percent at the distance of several meters. The axial deformation modulus under laboratory test conditions may be underestimated by several dozens of percents or overestimated up to 100 percent, what depends on certain standard rules applied to determination of a linear deformation interval according to Domonik & Dziedzic (2009). As it appears in geophysical field researches, the rocks at depth have the elastic deformation range higher than that defined in laboratory mechanical tests. It is the main reason for difficulties in correlating geophysical and the geomechanical data.

4

Structural basis of compressive extension and shearing mechanisms in the Carpathian flysch rocks

100%

Pinińska J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

tom Vol. 42 nr 2

315-323

EN

According to uniaxial compression tests, variable fracturing, i.e. intragranular, intergranular or transgranular is strictly related to mineral composition and fabric of a rock. Basing on their analysis, deformation characteristics as well as the course of acoustic emission, it is possible to assess whether the resulting defects are caused by processes of extension, shearing or both of them.

PL

W skałach fliszu karpackiego poddanych procesowi jednoosiowego ściskania obserwowano zróżnicowane procesy pękania intragranularnego, intergranularnego i transgranularnego. Mechanizmy tych procesów były ściśle zależne od składu mineralnego, struktury i uziarnienia badanej skały. Interpretacji tych powiązań dokonano na podstawie charakterystyk przebiegu ścieżki deformacji, przebiegów emisji akustycznej oraz analizy mikroskopowej spękań w każdej z próbek badawczych. Rezultatem badań jest rozpoznanie czy powstający pod obciążeniem defekt jest wywołany procesem rozciągania, ścinania czy obu tych procesów.

5

Inżynieria skalna zabytkowych elementów kamiennych

100%

Pinińska J.

Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2005

|

tom Vol. 75, nr 41

451-462

PL

Na podstawie analizy zachowania wybranych kamiennych obiektów zabytkowych w klimacie umiarkowanym (Polska) oraz subtropikalnym (Górny Egipt) przedstawiono mechanizmy ich deterioracji w środowisku wód powierzchniowych (elementy mostowe), silnie zurbanizowanym środowisku miejskim (elewacje budynków), zurbanizowanego środowiska chronionego (Cmentarz Powązkowski), pustynnym (Egipt) w rejonie Depresji Fayum oraz Doliny Nilu (Świątynie Maadi Town oraz Hatszepsut). Podano przykłady procesów deterioracji (starzenia) się materiału kamiennego oraz elementy laboratoryjnej oceny stanu deterioracji. Całość analiz oparta jest na prowadzonych od roku 1990 badaniach Zakładu Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego.

EN

The presented process of deterioration of stone monuments in moderate and subtropical climate conditions are supported by studies undertaken accordingly in Poland and Egypt. Described are cases of some laboratory testing of deterioration process of architectural stone elements. Scientific studies concerned monuments subjected to various environmental conditions like bridge supports under impact of surface waters, front elevations of buildings within densely urbanized area, protected graveyard monuments in the Powązki Cemetery in Warszawa, and the monuments in Hatszepsut and Maadi Town in Egypt subjected to strong impact of seasonal changes of semi-desert conditions at the peripheries of the Nile Valley. All the materials come from the researches carried on since 1990 in the Rock Mechanics Laboratory, Warsaw University.

6

Geospatial data integration in rock engineering

100%

Pinińska J.

Przegląd Geologiczny

|

2004

|

tom Vol. 52, nr 8/2

806-812

EN

Despite the development of measurement methods and the increasing amount of new generation data in rock engineering, many valuable information data are lost together with the locked-out mining archives and associated research institutions. Consequently, a lot of valuable, unique information which could be transformed into new values totally vanishes. Geomechanics, as a relatively new discipline, has so far no tradition of integrated databases. In the European Union, integration attempts are realized through enforcement of the uniform standards; however, the standardization alone will fail to be a successful integration solution until the Digital Terrain Model Data is not implemented into the rock mechanics. Modern information technologies enable to combine and visualize various thematic data, e.g., geological, hydrogeological and mining into a unified digital system with reference to Geographic Information System (GIS). If all the geomechanical data are clearly localized, they can be interpreted, presented, and supplemented with the archival data in a unified format. Visualization of the content of the relational databases by means of digital maps can be done automatically which, as regards rock engineering, will enable the automatic integration of the laboratory data with the geospatial conditions of the environment, including the Spatial Information System (SIP) or Terrain Information System (SIT), i.e., the topographic, geological/environmental and anthropogenic situation (like population, infrastructure, land use plans and prognoses of hazards caused by the land transformation).

7

Właściwości geomechaniczne opok

100%

Pinińska J.

|

tom R. 32, z. 1

293-301

PL

Region lubelski stanowi niezwykły przykład koegzystencji górnictwa, budownictwa i przetwórstwa surowców skalnych, których korzenie od paleolitu poprzez średniowiecze sięgają dnia dzisiejszego. Krzemionkowe surowce skalne w dolinie Wisły były aż do epoki wczesnego żelaza źródłem surowca do wyrobu broni i narzędzi, a korzystające z ich wytrzymałości ludy - prekursorami dzisiejszej geomechaniki. Dostępność węglanowych surowców skalnych górnej kredy oraz neogenu znalazła od średniowiecza swój wyraz w budownictwie obronnym, sakralnym i mieszkalnym Lubelszczyzny. Unikalne techniki górnicze wydobywania ich jako budulca kamiennego są przykładami twórczego połączenia wiedzy inżynierskiej, geologicznej i znajomości ich właściwości geomechanicznych. Na bogatym tle regionalnego górnictwa skalnego na szczególną uwagę zasługują opoki, których nietypowe właściwości geomechaniczne stanowiły podstawę ich ugruntowanej w średniowieczu przydatności budowlanej. W pracy przedstawiono charakterystykę cech wytrzymałościowo-odkształceniowych opok wraz z oceną podatności na deteriorację w drugiej skali czasowej na tle innych surowców skalnych Lubelszczyzny.

EN

The Lublin Region represents unusual example of co-existence of mining, building industry and rock workings,. The roots of today's industries in the Lublin Region reach as far back as Medieval times and even farther back - the Paleolithe. Cherts from chalky limestones in the river Vistula Valley, until the beginning of Iron Age, were basic supply for the various tools and weaponry. Prehistoric artisans, knowing the mechanical properties of chert bearing rocks and knowing how to mechanically processing hard cherts, become precursors of today's geomechanics. Availability of common carbonate rocks of the Upper Cretaceous and Neogene made significant impact on building industry. The defense heavy fortresses, sacral monumental buildings, and magnificent residential and common buildings are typically made of white, chalky and siliceous limestone blocks all over the Lublin Area. In the paper are outlined geological aspects and geomechanical assessment of the special, regional rock building material resources in the Lublin Region - the siliceous limestone, their geomechanical properties, which became the base of traditional building industry. Under special consideration is the vulnerability of siliceous rocks to physical deterioration with the passage of time. The description of typical forms of destruction of stony building elements is completing the paper.

8

Górnictwo skalne jako geologiczny składnik dziedzictwa kulturowego regionu lubelskiego

100%

Pinińska J.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2007

|

tom nr 422

97-111

PL

Region lubelski stanowi niezwykły przykład koegzystencji górnictwa, budownictwa i przetwórstwa surowców skalnych, których korzenie od paleolitu poprzez średniowiecze sięgają dnia dzisiejszego. Krzemionkowe surowce skalne w dolinie Wisły były aż do epoki wczesnego żelaza źródłem surowca do wyrobu broni i narzędzi a korzystające z ich wytrzymałości ludy, prekursorami dzisiejszej geomechaniki. Dostępność węglanowych surowców skalnych górnej kredy oraz neogenu znalazła od średniowiecza swój wyraz w budownictwie obronnym, sakralnym i mieszkalnym Lubelszczyzny. Unikalne techniki górnicze wydobywania ich jako budulca kamiennego są przykładami twórczego połączenia wiedzy inżynierskiej, geologicznej i geomechanicznej. W XIX w. Lubelszczyzna stała się pionierem rozwoju polskiego przemysłu cementowego. W pracy przedstawiono geomechaniczną ocenę właściwości lubelskich surowców skalnych stanowiącą podstawę ugruntowanej tradycji ich wykorzystywania wraz z oceną ich podatności na deteriorację w długiej skali czasowej, na tle charakterystyki głównych przejawów destrukcji lokalnych obiektów kamiennych.

EN

The Lublin Region represents an unusual example of co-existence of mining, building industry and rock workings. The roots of today's industries in the Lublin Region reach as far back as medieval times and even further back - the Palaeolithic. Cherts from chalky limestones in the Vistula River Valley, until the beginning of Iron Age, were the basic supply for various tools and weaponry. Prehistoric artisans, knowing the mechanical properties of chert-bearing rocks and knowing how to mechanically process hard cherts, became precursors of today's geomechanics. Availability of common Upper Cretaceous and Neogene carbonate rocks made a significant impact on the building industry. The defense heavy fortresses, sacral monumental buildings, and magnificent residential and common buildings are typically made of white, chalky and siliceous limestone blocks all over the Lublin area. In the XIX century the Lublin region was pioneering in the cement industry. The paper outlines geological aspects and geomechanical assessment of rock resources in the Lublin region - the properties, which became the base of traditional building industry. Under special consideration is the vulnerability of rocks from the Lublin region to physical deterioration with the passage of time. The description of typical forms of destruction of stony building elements is completing the paper.

9

Zastosowanie badań nieniszczących w wytrzymałościowej klasyfikacji skał i masywów skalnych

100%

Pinińska J.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2002

|

tom nr 4

81-95

PL

W artykule przedstawiono poglądy na stosowanie i możliwości porównywania podstawowych klasyfikacji wytrzymałościowych skał oraz zaproponowano wykorzystanie wyników laboratoryjnych badań ultradźwiękowych jako głównego tła do ich kompleksowych porównań. Zamieszczono diagramy korelujące parametry badań in situ z opisami makroskopowymi: odbojność, określoną młotkiem Schmidta i wskaźnik GSI z gęstością objętościową wytrzymałością na jednoosiowe ściskanie próbek skalnych i prędkością propagacji falowej. Dane te charakteryzują główne odmiany litologiczne skał Polski i umożliwiają określenie tak cech masywu skalnego (rock mass), nienaruszonego elementu skalnego (rock materiał), jak i próbki laboratoryjnej (rock). Przedstawione analizy bazują na zunifikowanych badaniach wytrzymałościowych, akustycznych i polowych, prowadzonych w Zakładzie Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego od ponad dwudziestu lat. Dane te są sukcesywnie gromadzone w Bazie Danych Geomechanicznych (BZG). Duże zbiory danych umożliwiły porównanie cech skał magmowych, osadowych i metamorficznych z różnych regionów Polski i wyznaczenie ogólnych tendencji zmian. W porównaniach zwrócono uwagę na szczególną rolę anizotropii i cech strukturalnych ośrodków skalnych, bez uwzględnienia których wyznaczanie szczegółowych tendencji korelacyjnych nie jest możliwe.

EN

The article presents views on the application and comparison possibilities of basic rock strength classifications and proposes to use the results of ultrasonic laboratory tests as main background for their complex comparisons. Diagrams have been inserted, correlating the parameters of in situ tests with macroscopic descriptions: reboundability, measured by means of Schmidt's hammer and GSI indices with volumetric density, uniaxial compressive strength of rock samples and wave propagation velocity. These data characterize the main lithological forms of Poland's rocks and enable to determine both the features of rock mass, non-disturbed rock material, as well as rock laboratory sample. The presented analyses are based on unified strength, acoustic and field tests, conducted in the Department of Geomechanics of University of Warsaw from twenty years. The data are successively collected in the Geomechanical Data Base (BZG). Large data sets enabled to compare the features of magnetic, sedimentary, and metamorphic rocks from different regions of Poland and to determine general change tendencies. In comparisons attention was paid to the special role of anisotropy and structural features of rock media; without their regard the determination of detailed correlative tendencies is not possible.

10

Wpływ podwyższonej temperatury na właściwości mechaniczne skał

100%

Pinińska J.

Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2007

|

tom Vol. 76, nr 42

527-534

PL

Wskutek uszkodzenia struktury skały pod działaniem naprężeń termicznych obniża się jej wytrzymałość. Proces ten może przebiegać dwojako. Obniżenie wytrzymałości następuje bądź wstępnym wzmocnieniu na skutek rozszerzania się mocnych ziaren skalnych i powiększeniu ich powierzchni kontaktowych (typ I) lub od początku nagrzewania następuje spadek wytrzymałości (typ II). Końcowa utrata wytrzymałości jest w obu wypadkach wywołana przekroczeniem wytrzymałość ziaren skały na ich kontaktach. Ponieważ odporność skały na zmiany termiczne zależy od składu mineralnego, charakteru kontaktów ziaren składowych oraz ich lokalnej wytrzymałości to im bardziej złożony jest materiał skalny i jego struktura tym bardziej złożony jest przebieg tego procesu. Charakter wytrzymałościowych przemian termicznych zbadano na przykładzie paleogeńskich i kredowych piaskowców fliszu karpackiego, wapieni kredowych osadowej pokrywy Platform! Wschodnio-Europejskiej oraz granitognejsów Platformy waryscyjskiej. Badania wskazują, że skali węglanowe należą do skał II typu i tracą wytrzymałość od początku nagrzewania, podczas gal w skałach krystalicznych i ziarnistych okruchowych (granitognejsy, piaskowce) o znacznej zawartości mocnych ziaren kwarcowych dochodzi w pierwszym etapie nagrzewania do ich wzmocnienia (typ 1).

EN

The thermal strain damages structure and diminishes strength of rock sample. According to its type, the rock subjected to heating either is strengthening till the certain temperature, and beyond is weakening (type I) or looses continually its strength with rise of temperature (type II).The temperature versus strength changes depend on the strength, thermal expansion rate of mineral components and, their contacts type. The processes of thermal differentiation of rock strength were investigated on rock samples of the Carpathian flysch Cretaceous and Paleogene sandstones, the Cretaceous limestones from sedimentary cover of the East-European Precambrian Craton, and the granitic gneisses from the Variscan Platform. It has been discovered that strength of the crystalline and sedimentary rocks with the strong quartz grains, increase at the first part of the heating (type I). The strength of the carbonate rocks drops continually according to the type II.

11

Badania ultradźwiękowe w ocenie wytrzymałościowej skał

63%

Pinińska J. , Płatek P.

|

tom R. 44, nr 2-3

89-96

PL

W pracy przedstawiono generalne trendy zmian prędkości fali podłużnej (Vp) większości skał Polski na tle zmienności ich wytrzymałości na ściskanie jednoosiowe (Rc) oraz gęstości objętościowej (rho). Zależności te oparte są na wynikach wieloletnich ultradźwiękowych badań laboratoryjnych, prowadzonych w Zakładzie Geomechaniki UW na znormalizowanych próbkach skalnych równocześnie z badaniami wytrzymałościowymi. Ponieważ utrata wytrzymałości skały jest wywołana procesami kruchego pękania jej związki z parametrami propagacji fali sprężystej nie mogą być bezpośrednio opisane formułami teorii sprężystości. Związki korelacyjne łączące parametry Vp oraz Rc oparte są zatem na relacjach empirycznych. Na uogólnionych diagramach wyróżniono odrębne, charakterystyczne cechy skał magmowych, osadowych i metamorficznych. Przedstawione zależności mogą być pomocne przy formułowaniu korelacji szczegółowych. Dyskusja danych wskazuje, że dla wyznaczenia szczegółowych związków korelacyjnych niezbędne jest dysponowanie odpowiednio licznymi zbiorami danych, w których wyniki pomiarów obu parametrów są uporządkowane względem orientacji próbek, powierzchni nieciągłości, lokalnej mineralizacji i innych przejawów niejednorodności ośrodka. Jeżeli rozpoznanie litologii i cech strukturalnych skały nie jest jednoznacznie ustalone to ze względu na niejednorodność, anizotropię i nieciągłość ośrodków skalnych, identyfikowanie wytrzymałości skały jedynie na podstawie pomiaru prędkości fali podłużnej może być trudne. Skały o różnym wykształceniu litologicznym lub stopniu spękania mogą się bowiem charakteryzować podobnymi prędkościami. Niezbędnym staje się wtedy posługiwanie szczegółową analizą gęstości objętościowej lub oznaczenie dodatkowych parametrów akustycznych takich jak prędkość fali poprzecznej lub powierzchniowej lub współczynnik tłumienia.

EN

Results of investigation on general trends variability of longitudinal wav velocity (Vp) with the changes of uni-axial strength (Rc)and volume density (rho) of the most of rocks in Poland are reviewed. Researches on relationships between rock properties and longitudinal wave velocities were performed in the Laboratory of Rock Mechanics Dept. at the Warsaw Uniwersity, with the use of standard rock samples. Formulas describing the theory of elasticity are not directly applicable to rock samples strength, because its lose in rocks is caused by brittle deformation. Thus, the relationships between a rock failure and a propagation of elastic waves can be correlated empirically, not mathematically. On generalized graphs are presented interrelated, selected properties of magmatic, sedimentary and metamorphic rocks. These interrelations can be used as important indicators of strict correlation between various rock properties. An analysis of research results shows, that the detail relationships between mechanical and acoustic properties of rock can be correlated only on a base of a great number of data derived from oriented samples. Moreover, all lithological unhomogeneuities and anisotropy of tested samples must be recognized and taken into consideration as important factors in formulating correlation indicators. The determination of e.g. rock strength solely on the base of longitudinal wave velocity insufficient if rock lithology and structure are not known. Either various rocks due to various structural defects may represent similar properties one to each other or, similar rocks with various defects will be characterized by different properties. Thus, it is an important usen of detail analysis of volume density and/or other acoustic determinants, such as velocity of transversal of surface waves or, an attenuation factor.

12

Rock mining industry in history : geosites and geological and engineering assessment thereof

63%

Pinińska J. , Domonik A.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

tom Vol. 36, no. 1

275-282

EN

Historical development of the Vistula River Valley is connected with the historical rock mining industry. The region represents a unique example of co-existence of the mining, building industry and rock workings. The roots of today's industries in the region reach as far back as medieval times and even further back - the Paleolithic. Cherts from chalky limestones in the Vistula River Valley, until the beginning of Iron Age, were the basic supply for various tools and weaponry. Prehistoric artisans, knowing the mechanical properties of chert-bearing rocks and knowing how to mechanically tool hard cherts, became precursors of today's geomechanics. The availability of common Upper Cretaceous and Neogene carbonate rocks made a significant impact on the building industry. The defense heavy fortresses, sacral monumental buildings and magnificent residential and common buildings are typically made of white, chalky and siliceous limestone blocks all over the Vistula River Valley and adjacent areas. In the XIX century the Lublin region was pioneering in the cement industry. The paper outlines geological and contemporary aspects as well as the geomechanical assessment of historical rock resources that recently represent geosites. Under special consideration is the vulnerability of rock to physical deterioration, rock slope and massifs stability with the passage of time. The geomechanical comprehensive assessment of geosites was exemplified by Bochotnica exposure.

PL

Historyczny rozwój Doliny Wisły związany jest z historycznym górnictwem skalnym. Region jest unikalnym przykładem zależności regionalnej architektury i sztuki dekoracyjnej od uwarunkowań geologicznych. Historia górnictwa sięga czasów paleolitycznych, kiedy pozyskiwano krzemienie i wykorzystywano je do wyrobu prostych narzędzi i broni. Prehistoryczni rzemieślnicy znający właściwości mechaniczne oraz posiadający umiejętność obróbki twardych krzemieni stali się prekursorami współczesnej geomechaniki. Z kolei dostępność skał węglanowych wywarła duży wpływ na budownictwo w regionie. Siedziby obronne, budynki sakralne, pałace oraz zwykłe budynki mieszkalne stawiano z użyciem białych opok, gez i wapieni. W XIX wieku region lubelski stał się pionierem przemysłu cementowego. Artykuł przedstawia w ogólnym zarysie geomechaniczną ocenę odsłonięć historycznych surowców skalnych - geostanowisk. Szczególną uwagę zwrócono na podatność skał na deteriorację i na długotrwałą stateczność zboczy oraz masywu skalnego. Kompleksową geomechaniczną ocenę geostanowiska przedstawiono na przykładzie odsłonięcia w Bochotnicy.

13

Volume density and longitudinal wave velocity changes of the Ciężkowice and Krosno flysch sandstones under high pressure and temperature in the triaxial test condition

63%

Pinińska J. , Dziedzic A.

|

tom Vol. 57, nr 1

73-85

EN

The poorly cemented Ciężkowice poorly sorted sandstone and the compact Mucharz fine grain sandstone have been laboratory tested at the triaxial compressing conditions in thermo-pressurized chamber of a rigid press MTS-815. The confining pressure range from 0 to 96 MPa and the temperature: T from 22°C to 120°C (simulated 500 m intervals from the surface to the depth of 3500 m). During each test, the characteristics of deformation and the elastic wave velocity paths were simultaneously monitored. The volume density and longitudinal wave velocity showed a non-linear increase with the progress of simulated depth, a volume density growth by 1.6 to 4.0%, and the elastic wave velocity up to 250% of the primary value (surface condition), dependable on loading path, phase of deformation, and varying type of lithology. That may lead to wide error margin in a determination of rock's engineering properties and also create discrepancies between the static parameters of rocks (Est,gvst) determined by standard laboratory load tests, and the dynamic parameters (Ed, vd) determined from the wave velocity and volume density.

PL

Gęstość objętościowa skał oraz prędkość fal sprężystych są stosowane do identyfikacji właściwości i litologii skał na dużych, niedostępnych dla bezpośrednich obserwacji głębokościach. Znaczne ciśnienie (P) oraz wysoka temperatura (T) powodują zmiany prędkości propagacji fali (Vp) oraz gęstości objętościowej (Ps), co utrudnia zdalne rozpoznanie odmiennych litologicznie skał oraz prowadzi do znacznych błędów w ocenie inżynierskiej ich parametrów. W wyniku laboratoryjnych badań wytrzymałościowych w komorze termociśnieniowej, w warunkach trójosiowego ściskania przy zróżnicowanych ciśnieniach obwodowych w przedziale od 0 do 90 MPa i temperaturze (T) od 22 do 120°C (symulujących co 500 m interwały wzrostu głębokości od powierzchni do 3500 m), słabo zwięzłe, różnoziarniste piaskowce ciężkowickie oraz zwięzłe, drobnoziarniste piaskowce z Mucharza, wykazały nieliniowy wzrost gęstości objętościowej od 1,4 do 4,0% i dochodzący do 250% wzrost prędkości fali podłużnej w stosunku do wartości początkowej (warunki powierzchniowe). Zmiany zależały od ścieżki obciążania, faz deformacji oraz zróżnicowania litologicznego skały.

14

Significance of geological cartography in priority problems of engineering geology

63%

Pinińska J. , Frankowski Z.

Przegląd Geologiczny

|

2005

|

tom Vol. 53, nr 10/2

942--948

EN

The top-priority trends of research in the field of geological engineering presented in the article have been developed in reference to the relevant policy for the years 2004–2010 accepted by the Polish Ministry of the Environment and the Geological Engineering Documentary Commission sessions’ discussions. The analysis of the above mentioned materials shows that main and, at the same time urgent tasks are to gather geological engineering data in the integrated, geospatial databases and to execute cartographic studies necessary for the needs of spatial management and forecasting the environmental changes caused by investment processes. Data concerning evaluation of nationwide hazards of natural and anthropogenic processes should be included in such databases. Concurrently, as a part of adapting Polish legal standards to those of the European Union, it is necessary to prepare regional correlational dependences for the geological engineering classification of main types of lithogenetic soil and rocks covering regional geological variability of Poland in the subgrade and bedrock evaluation. It has also been highlighted in the article that of crucial importance is fast drawing up the rules and methods of documenting geological engineering conditions for building waste disposal sites, marine hydrotechnical structures, mines and other structures shutdown, as well as educating people involved, promoting the role of geological engineering studies in the proper course of investment processes and the necessity of undertaking appropriate legislative actions in order to obtain a systemic placement of such studies in the investment processes.

15

Use of geomechanical research in the conservation of stone monuments (Maadi Town Temple, Fayoum, Egypt)

63%

Pinińska J. , Attia H. R.

|

tom Vol. 47, No 1

1-12

EN

Maadi Town Temple was discovered by Prof. Villiano of Milan University in 1936, during excavation work in the Maadi Town area of the Fayoum Province. Since this discovery there has been no scientific ally based conservation of the monument, often than some unsuccessful restoration. The ruins were left uncovered and exposed to climatic deterioration until 1994, when scientific members of the Faculty of Archaeology of Cairo University undertook a study of the degradation processes affecting the Temple. This started with field-based observation of the monument's condition and, description of the building materials, (limestone and mortar). In 1997 samples of the building material were collected on site and in 1998 laboratory studies of those samples were carried out in the Department of Geomechanics at the Warsaw University. The laboratory studies comprised two main steps: diagnosis of the deterioration factors and their geomechanical interpretation as an effect of salt solution, water saturation and temperature changes. The behaviour of building limestone and mortar were considered relative to their mineralogical composition, internal structure and path of deformation. In laboratory testing two geomechanicalmethods were used: non- destructive ultrasonic control and destructive uniaxial compression testing with monitoring of prefailure and postfailure deformation fabrics. Both appliedmethods showed the salt solutions to be themain deterioration factor affecting the stone elements and the anisotropy and various properties of themortar and of the bedded limestone as themain factors destabilising the construction of the Temple as a whole. Degradation occurs gradually due to the internal and external inhomogeneous field of deformation caused by climatic changes, with cyclic strengthening due to salt incrustation and subsequent softening after water saturation and temperature changes.

16

Właściwości wytrzymałościowo-odkształceniowe wybranych skał fliszowych w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury

63%

Pinińska J. , Dziedzic A.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2010

|

tom nr 170 wyd. konferencyjne

657--661

PL

W referacie przedstawiono wyniki laboratoryjnych badań geomechanicznych prowadzonych w warunkach wysokich ciśnień i temperatury na dwóch odmianach skał fliszowych: piaskowcach ciężkowickich i krośnieńskich. Zastosowana metodyka badawcza umożliwiła ustalenie zmienności statycznego modułu Younga (E/ST) oraz statycznego współczynnika Poissona (v/ST) w warunkach do głębokości rzędu 3 500 m p.p.t. Uzyskane rezultaty wskazują, że w piaskowcach ciężkowickich wartość Est wzrasta około 5-krotnie w stosunku do wartości oznaczonych w warunkach powierzchniowych, osiągając średnio 23 GPa. W piaskowcach krośnieńskich wzrost modułu jest relatywnie mniejszy, bo tylko rzędu 50%, a wartość średnia osiąga około 45 GPa. Współczynnik Poissona (v/st) w piaskowcach ciężkowickich maleje wraz z głębokością bardzo znacznie (od około 0,4 w warunkach powierzchniowych do 0,15 na głębokości 3 500 m p.p.t.), podczas gdy w piaskowcach krośnieńskich, w podobnych warunkach, zmian średniej wartości v/st (0,2-0,3) praktycznie nie zaobserwowano. Zróżnicowanie odkształcalności obu piaskowców może być interpretowane jako wynik innego uziarnienia oraz odmiennej historii geologicznej, jak w przypadku piaskowców krośnieńskich, gdzie została zachowana pamięć obciążeń geologicznych.

EN

Results of triaxial laboratory testing of the Ciężkowice Sandstones and Krosno Sandstones under high stress and temperature are presented. The changes of a static Young modulus (E/st) determined for the Ciężkowice sandstones has increased at the simulated depth of 3 500 m about five-fold (5x) comparing to its surface values, reaching 23 GPa on average. In the Krosno sandstones Est increase was within a range of 50%, to 45 GPa at the simulated depth of 3 500 m. The Poisson ratio (v/st) in the Ciężkowice Sandstones was decreasing with depth from average about 0,4 at the surface to average 0,15 at the simulated depth of 3 500 m. For the Krosno Sandstones an average value of v/st(0,2 to 0,3) was practically stable between the surface and the simulated depth of 3 500 m. The significant difference of the Poisson ratio between the Ciężkowice and Krosno sandstones can be interpreted alternatively as being the result of different grain size, or both were subjected to various loads in their tectonic history when the memory of high load retained in the Krosno sandstones.

17

Zmienność właściwości wytrzymałościowych w profilu pionowym skał osadowych platformy wschodnioeuropejskiej w dolinie Dniestru

51%

Pinińska J. , Wołoszyn P. , Łukaszewski P. , Płatek P.

Przegląd Geologiczny

|

2002

|

tom Vol. 50, nr 3

245-251

PL

Nie zaburzone osady platformy wschodnio-europejskiej w dorzeczu Dniestru są szczególnie dogodnym przedmiotem studiów nad zmiennością paleonapręzeń przy zastosowaniu metod geomechanicznych. Artykuł przedstawia wyniki wstępnych badań około 100 próbek skalnych pochodzących z 7 odsłonięć reprezentujących osady morskie i kontynentalne syluru dewonu, górnej kredy i trzeciorzędu. Zmienność parametrów fizycznych takich jak gęstość objętościowa skał, prędkość propagacji fali akustycznej, moduł dynamiczny jest zależna od wieku, historii diagenezy, składu mineralnego (szczególnie zawartości składników ilastych w skałach węglanowych). Obniżone wartości parametrów mechanicznych stwierdzono w dewońskich piaskowcach z facji oldredu. Anizotropia właściwości akustycznych i kierunki spękań powstających w toku badań wytrzymałościowych są generalnie zgodne z charakterystyką ciosu regionalnego. Uzyskane wyniki pokazują, że kontynuacja powyższych studiów pozwoli na określenie kierunków maksymalnych i minimalnych paleonaprężeń w płaszczyźnie poziomej.

EN

Undisturbed sedimentary cover of the East-European Platform within the Dniester River drainage basin is a very convenient place for studying paleo-stress variability using geomechanical methods. This paper presents results of preliminary testing of 100 samples from 7 outcrops representing marine and continental sediments of Devonian, Late Cretaceous and Tertiary periods. Variability of geomechanical parameters like volume density, velocity of acoustic wave propagation, dynamic modulus of elasticity is dependent on age, history ofdiagenesis and mineral composition. Especially marls in carbonate rocks and Devonian sandstones from the Old Red fades show significantly reduced values of geomechanical parameters. Anisotropy of acoustic properties and direction of fissures during strength tests are generally in accordance with the trend of regional joints. Considering the already obtained results, it seems that through further studies, the horizontal orientation of the minimum and maximum paleo-stress axes can be determined.

18

Application of Rayleigh wave to diagnostics of degradation of historic construction materials

51%

Skłodowski M. , Pinińska J. , Łukaszewski P. , Bobrowska A.

Diagnostyka

|

2011

|

tom nr 3(59)

19-24

EN

Paper presents results of degradation modelling of historical construction materials based on Rayleigh surface wave velocity (CR) measurement for two marbles widely used as the structural and decorative material in historical constructions. Environmental loading is modelled by freezing and thawing cycles performed in laboratory. Rayleigh wave measurement method does not need any coupling medium between the stone and ultrasonic probe and is 100% non-destructive. It is shown that exponential law can be used to model the proces of degradation of elastic properties of the tested materials.

PL

Praca przedstawia wyniki modelowania degradacji historycznych materiałów konstrukcyjnych na podstawie pomiarów prędkości fali Rayleigha dla dwóch marmurów szeroko stosowanych w zabytkowych budowlach jako materiał konstrukcyjny i dekoracyjny. Obciążenia środowiskowe modelowane są cyklami zamrażania i rozmrażania przeprowadzonymi w laboratorium. Metoda pomiaru fali Rayleigha nie wymaga żadnego ośrodka sprzęgającego pomiędzy materiałem a sondą ultradźwiękową i jest w 100% nieniszcząca. Wykazano, że proces degradacji właściwości sprężystych badanych materiałów dobrze modeluje prawo wykładnicze.

19

Baza danych geomechanicznych — źródło informacji o właściwościach geomechanicznych skał

51%

Domonik A. , Dziedzic A. , Łukaszewski P. , Pinińska J.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2010

|

tom nr 170 wyd. konferencyjne

733--737

PL

W Zakładzie Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego stworzono ogólnodostępną Bazę Danych Geomechanicznych skał Polski. Zgromadzono w niej dotychczas blisko 200 000 parametrycznych danych charakteryzujących właściwości skał oraz dotyczące ich nieparametryczne informacje opisowe i graficzne. Dane dotyczą skał o różnym wieku i litologii z różnych regionów Polski. Dane uzyskane są na podstawie zunifikowanej metodyki badawczej, co zapewnia ich porównywalność. Celem Bazy Danych jest usystematyzowanie oraz zintegrowanie informacji o właściwościach geomechanicznych skał i umożliwienie ich szybkiego wyszukiwania z dużych, wielotematycznych zbiorów.

EN

Geomechanical Database developed by Department of Geomechanics at University of Warsaw until recently, collected nearly 200 000 parametric data for Poland's rock properties as well as respective non-parametric informations (descriptions, graphics) have been collected. The data concern rocks of different age and lithology from various regions of Poland. The data have been obtained with application of a unified research methodology guaranteeing their comparability. The main purpose of Database is systematization and integration of geomechanical rock properties, and their quick search option for large multi-subject data sets.

20

Zastosowanie systemu przetwarzania danych geomechanicznych dla dokumentowania złóż kopalin skalnych

51%

Pinińska J. , Dziedzic A. , Dobak P.

|

2000

|

tom R. 42, nr 2-3

117-129

PL

Charakterystyka geomechaniczna skał wchodzi w zakres wymaganych elementów dokumentacji geologicznej złoża oraz ocen oddziaływania prac geologicznych i górniczych na środowisko. Właściwe przygotowanie tych dokumentów ma istotne znaczenie m.in. w poprawnym przebiegu procesu koncesjonowania. Zakres badań geomechanicznych w przepisach i zaleceniach metodycznych nie jest określany obligatoryjnie lecz każdorazowo ustalany przez projektanta w dostosowaniu do specyfiki złoża i warunków eksploatacji. Znaczne usprawnienie uzyskiwania oraz przetwarzania niezbędnych parametrów geomechanicznych można osiągnąć poprzez tworzenie oraz wykorzystywanie bazy danych opracowanej i wdrożonej w badaniach regionalnych. Struktura bazy umożliwia gromadzenie wyników badań polowych i laboratoryjnych obejmujących zarówno standardowe parametry wytrzymałościowo - odkształceniowe oraz strukturalne skał jak i wyniki badań w stanach pokrytycznych, z uwzględnieniem emisji akustycznej. Opcjonalne metody interpretowania danych pomiarowych zgromadzonych w bazie pozwalają na określanie właściwości fizyczno - mechanicznych niezbędnych dla oceny m.in. osłabienia górotworu na skutek zawodnienia i zamrażania, urabialności kopaliny, warunków geotechnicznych skał otczających złoże, kierunków i sposobów rekultywacji obszarów poeksploatacyjnych. Zakres informacji zawarty w bazie umożliwia jej wykorztystanie na różnych etapach procesu dokumentowania i koncesjonowania złóż kopalin skalnych.

EN

Geomechanical characteristics of rocks belongs to the elements required in deposit geological documentation and in the evaluations of the impact of geological and mining work on the environment. Proper preparation of the documents is crucial e.g. for the process of concession granting. The range of geomechanical research is not obligatory in regulations and directives but is outlined individually by the designer in relation to the characteristics of the deposit and exploitation conditions. The acquisition and processing of the indispensable geomechanical parameters can be facilitated by the creation and application of database elaborated and implemented in regional research. The structure of the database enables the collection of field research and laboratory results which include both standard strength-deformation and structural parameters of the rocks and the results of research in post-critical states, taking into account acoustic emission. Optional methods of database measurement data interpretation enable the definition of physical and mechanical properties which are necessary to evaluate among others the weakening of rock mass caused by hydration and freezing, mineral digging, geotechnical conditions of rocks surrounding the deposit, directions and methods of postexploitation areas recultivation. The information range within the database enables its application at various stages of the process of documentation and concession granting for rock mineral deposits.