1 co to anizotropia

2 co to masyw skalny

3 wykres z deformacjami objętościowymi, osiowymi i obwodowymi

4 Charakterystyki przebiegu deformacji (wykresy)

5 Metody badań nie niszczących

6 efekt Kaisera

7 wykresy z Up Us Ur- metody wyznaczania en potencjalnej

Przykładowe zadania od Łukaszewskiego:

- Policzyć Rc mając dane pole powierzchni siłę.

- Policzyć dynamiczny moduł sprężystości mając dane ρ, VP.

- Policzyć współczynnik Poissona mając dane odkształcenia.

- Klasyfikacja Bieniawskiego i Marudy.

Efekt Kaisera występuje w skałach obciążonych cyklicznie z wielkością maksymalnego naprężenia rosnącego z każdym cyklem. Efekt ten polega na braku odtwarzalności działania emisji akustycznej przy wartości naprężenia mniejszej od maksymalnej wartości uprzednio przyłożonego ("zapamiętanego") naprężenia.

Skoro tylko ten "zapamiętany" poziom naprężenia zostaje osiągnięty, działanie emisji akustycznej dramatycznie wzrasta. Pozwala to stosunkowo łatwo ocenić poziom wcześniej występującego naprężenia. Dla celów praktycznego zastosowania efektu Kaisera w pomiarach geo-naprężeń konieczna jest znajomość tego zjawiska w próbkach skał poddanych trójosiowemu naprężeniu in situ.

Dotychczasowe eksperymentalne i teoretyczne badania efektu Kaisera ograniczone były do przypadków jednoosiowego lub osiowo-symetrycznego trójosiowego obciążenia wstępnego (a1 a2 = ff3). W artykule podjęto próbę zbadania efektu Kaisera w próbkach skał w stanie rzeczywistego trójosiowego naprężenia { J1 J2 a3). Symulowano zachowanie się próbki skalnej zawierającej 1000 dowolnie ukierunkowanych pęknięć o kształcie eliptycznym.

Próbkę skalną obciążano w dwóch cyklach. Pierwszy cykl stanowiło rzeczywiste trójosowe ściskanie przy maksymalnych głównych naprężeniach różnych od siebie: a\ a\ u\. Drugi cykl stanowiła jednoosiowa próba ściskania, taka jak zwykle przeprowadzana jest na próbkach skał pobranych z górotworu. W trakcie testu próbka była obciążana w kierunku osi a\ pierwszego cyklu. Jako wynik otrzymano zależność emisji akustycznej AE w funkcji naprężenia dla drugiego cyklu obciążenia w różnych kombinacjach naprężeń głównych z pierwszego cyklu. Przebieg krzywych emisji akustycznej AE wskazuje, że występowanie efektu Kaisera w próbkach skalnych poddanych uprzednio rzeczywistemu trójosiowemu naprężeniu jest daleko bardziej złożone niż w próbkach po osio-symetrycznym trójosiowym wstępnym obciążeniu.

W pierwszym przypadku efekt Kaisera jest mniej wyraźny, krzywa emisji akustycznej AE zaczyna wzrastać od początku jednoosiowego obciążenia i wzrasta do wartości ox = a\ -(k+ l)ff'3 przy czym nie występuje gwałtowny wzrost emisji akustycznej.

Na podstawie tylko kształtu krzywej AE nie można wnioskować o stanie naprężenia in situ i oszacować bezwzględne wartości głównych naprężeń in situ. Pośrednie i najmniejsze naprężenia głównie in situ mają zdecydowany wpływ na kształt krzywej AE i na wartość naprężenia przy którym występuje efekt Kaisera.

Powyższe jak również i inne wyniki symulacji powinny być zawsze brane pod uwagę przy wykorzystaniu efektu Kaisera w pomiarach naprężeń w skałach.

2.2 Zmiany emisji akustycznej próbek skalnych w stanie naprężeń ściskających

Zmiany AE w procesie kruchego zniszczenia opisuje się zazwyczaj w oparciu o zmodyfikowany model Bieniawskiego (1967). Zgodnie z tym modelem proces deformacji skały w stanie naprężeń ściskających można podzielić na następujące fazy (rys.6):

* faza kompakcji (I) - pod rosnącym obciążeniem pierwotne nieciągłości ulegają zamykaniu oraz zaciskają się pory międzyziarnowe. Charakterystyki naprężenie - odkształcenie, w zależności od początkowej gęstości mikrospękań i ich geometrii, wykazują lub nie nieliniowość. Podobnie zachowuje się AE - albo obserwuje się relatywnie wysoką AE szybko malejącą z czasem, albo jej brak,

* faza liniowych odkształceń sprężystych (II) - w tej fazie przeważają odkształcenia sprężyste lub quasi-sprężyste, możliwy jest niewielki udział odkształceń niesprężystych. Charakterystyki naprężenie - odkształcenie są liniowe. Niski poziom AE wykazuje tendencję nieznacznie rosnącą,

* faza stabilnej propagacji pęknięć (III) początek tej fazy stanowi próg mikrodylatancji, którego przekroczenie objawia się inicjacją pęknięć rozdzielczych, a następnie ich stabilną propagacją, głównie w kierunku równoległym do kierunku największego naprężenia ściskającego. Zaznacza się nieliniowość krzywych naprężenie -odkształcenie poprzeczne i naprężenie - odkształcenie objętościowe. Obserwuje się wyraźny wzrost AE,

* faza niestabilnej propagacji pęknięć (IV) - po przekroczeniu progu makrodylatancji obserwuje się niestabilną propagację pęknięć rozdzielczych, inicjację pęknięć poślizgowych i następnie ich niestabilną propagację. Charakterystyczny jest szybki względny przyrost objętości skały spowodowany powiększaniem się i wzajemnym łączeniem się pęknięć oraz stopniowo wykształcającą się powierzchnią zniszczenia. Obserwuje się nieliniowość wszystkich charakterystyk naprężenie - odkształcenie oraz gwałtowny wzrost AE. Faza ta kończy się w momencie przekroczenia granicy wytrzymałości skały,

• faza degradacji materiału skalnego (V) - w części pokrytycznej powstają płaszczyzny makroskopowego pęknięcia wzdłuż których występują poślizgi. Postępuje proces niszczenia struktury skały. Można się spodziewać oscylacyjnego charakteru zmian AE.

SKAŁA - naturalnie występujący zespół minerałów skonsolidowany, scementowany (czyli spojony), formujący materiał o większej wytrzymałości niż grunt

MASYW SKALNY - Pojęcie odnosi się do skały in situ łącznie z powierzchniami nieciągłości i całym profilem wietrzeniowym

MATERIAŁ SKALNY - pojęcie odnosi się do skały nienaruszonej, bez nieciągłości (wycięta próbka do badań)

Masyw tym różni się od skały, że występują w nim powierzchnie nieciągłości i spękania powodujące jego podzielność...Generalnie

Dylatancja

Proces pękania skały pod wpływem naprężeń prowadzi do niesprężystego względnego przyrostu jej objętości, zwanego dylatancją. W próbce skalnej, poddanej ściskaniu w maszynie wytrzymałościowej, dylatancja pojawia się zwykle

przy naprężeniach o wartości 50 - 70 % naprężenia krytycznego. Z przeprowadzonych badań laboratoryjnych wynika, że skumulowana aktywność akustyczna jest w przybliżeniu proporcjonalna do niesprężystego odkształcenia objętościowego skały. Można przyjąć, że pojawienie się sygnału akustycznego jest związane z pewnym, nieskończenie małym przyrostem niesprężystego odkształcenia objętościowego, a aktywność akustyczna jest miarą dylatancji. Rozwój procesu dylatancji może więc być śledzony za pomocą zjawiska emisji akustycznej co legło u podstaw zastosowania tego zjawiska do przewidywania nagłych zjawisk dynamicznych w górotworze.

Klasyfikacja Bieniawskiego:

Na podstawie wskaźników:

• Rc

• RQD

• Odstęp spękań

• Charakter spękań

• Zawodnienie

• Orientacja szczelin

Przyznaje się odpowiednią liczbę punktów. Są też punkty ujemne!! !Na ich podstawie klasyfikuje się masyw skalny:

Klasa	I	II	III	IV	V
Punkty	100-90	90-70	70-50	50-25	<25
Ocena	b. mocny	mocny	średni	Słaby	b. słaby

Badania nieniszczące:

• makroskopowe

• magnetyczne

• emisja akustyczna

• ultradźwiękowe

• prądów wirowych

• tomografia w podczerwieni

• radiologiczne

---