Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E D S e r i a : G Ó R N I C T W O z. 112
19P1 Nr kol. 697
M i r o s ł a w C H U D E K O a n u s z P A R K A
P o l i t e c h n i k a Ś l ę s k a
B A D A N I A L A B O R A T O R Y O N E Z M I A N O D K S Z T A Ł C E Ń I N A P R Ę Ż E Ń S K A Ł G Ó R O T W O R U I M A T E R I A Ł Ó W B U D O W L A N Y C H
S t r e s z c z e n i e . W p r a c y p o d a n o p r z e b i e g i w y n i k i b a d a ń z m i a n od- k s z t a ł c e ń i n a p r ę ż e ń w p r ó b k a c h s k a l n y c h o r a z b e t o n o w y c h ■przy w y k o rz y s t a n i u c z u j n i k ó w m e c h s n i c z n o - m a g n e t o s t r y k c y j n y c h typu CHS.
1. B a d a n i a z m i a n o d k s z t a ł c e ń
1.1. W j e d n o o s i o w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń
1.1.1. Z a k r e s b adań
C e l e m b a d ań, k t ó r e w y k o n a n o w I n s t y t u c i e P r o j e k t o w a n i a B u d o w y K o p a l ń i O c h r o n y P o w i e r z c h n i P o l i t e c h n i k i ś l ę s k i e j , było w y z n a c z e n i e k r z y w y c h p e ł z ani a 1 o p ó ź n i e n i a s p r ę ż y s t e g o o d k s z t a ł c e n i e s k a ł p r z y r ó ż n y c h k o l e j n y c h o b c i ę ż e n i e c h p r ó b k i w e t a p i e p o p r z e d z a j ą c y m p r o c e s p e ł z a n i e i z a s t o s o w a niu a p a r a t u r y (rys. l) i c z u j n i k a C H S - 1 [lj . B a d a n i a p o l e g a ł y na p o m i a r z e
Rys. 1. S c h e m a t b l o k o w y u r z ę d z e n i a p o m i a r o w e g o
1 - c z u j n i k , 2 - u k ład e l e k t r o n i c z n y p o b u d z a n i a i o d b i o r u d rg a ń , 3 - l i c z n i k i m p u l s ó w , 4 - p r z e t w o r n i c a p o m i a r o w a , 5 - d r u k a r k a
o d k s z t a ł c e ń c z u j n i k a w o t w o r z e b a d a w c z y m w y k o n a n y m w każdej p r ó b c e r ó w n o legle do u ł a w i c e n i a o (3 4 0 ram i d ł u g o ś c i 120 mm, w k t ó r y c h z a c e m e n t o w a n o w k ł a d k ę b a k e l i t o w ę s ł u ż ę c ę do o s a d z a n i a w niej c z u j n i k a (rys. 2 i 3).
B a d a n i a m i o b j ę t o s k a ł y j a k w t a b l i c y 1.
P r z y g o t o w a n i e p r ó b k i o w y m i a r a c h 2 0 x 2 0 x 4 0 c m (rys. 3). w z m o c n i o n o o b r ę c z a m i z b l a c h y s t a l o w e j o g r u b o ś c i 2 mm, n a s t ę p n i e p o w i e r z c h n i e ś c i s k ani e w y r ó w n a n o z a p r a w ę c e m e n t o w ę . A b y d o b r a ć o b c i ę ż e n i e p r ó b e k p o d c z a s
\
6 M. C h u d e k , O. Parka
Rys. 2. W i d o k o g ó l n y s t a n o w i s k a b a d a w c z e g o
Rys. 3. W i d o k p r ó b e k do b a d a ń
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 7
T a b l i c a 1 r
C h a r a k t e r y s t y k a p r ó b e k s k a l n y c h
Nr p r ó b k i
Rodzaj s ka ły
N a z w a
k o p a l n i P o k ł ad W y m i a r y (m)
C i ę ż a r w ł a ś c i w y
( N / m 3 )
P r z e k r ó j (m2 )
1 w ę g i e l S t a s z i c 501 0 , 2 9 x 0 , 2 9 x 0 , 2 9 1 , 3 4 . 104 8 , 4 1 . 1 0 " 2 2 w ę g i e l S t a s z i c 501 0 . 2 5 x 0 , 2 6 x 0 , 2 2 1,34 . 1 0 4 6,5 . 10“ 2 3 w ę g i e l M u r c k i 331 0 , 2 5 x 0 , 2 5 x 0 , 2 2 1 , 3 8 . 104 6 , 2 5 . 10-2 4 w ę g i e l M u r c k i 331 0 , 2 5 x 0 , 2 5 x 0 , 2 2 1 , 3 8 . 104 6 , 2 5 . 1 0 -2 5
6
łupek łupek
M u r c k i M u r c k i
s t r o p 331 st rop
331
0 , 2 5 x 0 , 2 5 x 0 , 2 2 0 , 2 5 x 0 , 2 5 x 0 , 2 2
2 . 5 4 . 104 2 . 5 4 . 1 0 4
6 . 2 5 . 10 -2 6 . 2 5 . 1 0 -2
T a b l i 2 W y n i k i b a d a ń
N a z w a s k a ł y
W y t r z y m a ł o ś ć na ś c i s k a n i e kN/m2 ś r e d n i e wyt r z y m a ł o ś c i na ś c i s k a n i e
k N / m 2 p o m i a r I p o m i a r II p o m i a r III
W ę g i e l
K W K “Stas zic" ! p o k ład
2 1 , 5 . 1 0 3 2 5 , 8 . 103 2 3 , 6 . 1 0 3 2 3 , 8 . 1 0 3
W ę g i e l K W K " Murcki"
p o k ł a d 331
1 8,4 . 103 1 2, 9 . 1 0 3 14,6 . 1 0 3 15,3 . 1 03
Ł upek
K W K " Murcki"
s t r o p p o k ł a d u 331
1 1 , 8 . 103 12,1 , 10 3 10,4 . 1 0 3 11,4 . 10 3
b a d a ń T e o l o g i c z n y c h , z b a d a n o w y t r z y m a ł o ś ć s ka ł na ś c i s k a n i e p r o s t o p a d l e d o u ł a w i c e n i s (tabl. 2).
1.1.2. S p o s ó b p r o w a d z e n i a b a d a ń
P r ó b k ę s k a l n ę (rys. 3) u m i e s z c z o n o w p r a s i e h y d r a u l i c z n e j (rys. 4). Do o t w o r u b a d a w c z e g o w p r ó b c e w k ł a d a n o c z u j n i k , n a s t ę p n i e w y w o ł y w a n o w niej o k r e ś l o n e n a p r ę ż e n i e , k tó r e u t r z y m y w a n o w p r ó b c e p r z e z o k o ł o 6 g o d z i n 1.
W tym c z a s i e c z u j n i k C H S - 1 p r z e k a z y w a ł i m p u l s y do c z ę s t o t l i w o ś c i o m i e r z a typu PF L - 2 1 , k t ó r y co 7 s. z a l i c z a ł i l o ś ć d r g a ń w s t a ł y m p r z e d z i a l e c z a s u t = 10 s. C z u j n i k z e l e k t r o n i c z n y m u k ł a d e m p o b u d z a n i a i o d b i o r u drgań jest p o ł ę c z o n y w s y s t e m i e sint a r o u n d ( k r ę ż ę c e g o i m p u l s u ) .
8 M. C h u d e k , 3. Parka
1.2. W t r ó j o s i o w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń
,1.2.1. Z a k r e s b adań
P rze d m i o t e n b a d a ń by ło O K r e ś l e r i e o d k s z t a ł c e ń p r ó b e k s k a l n y c h * w 3- - o s i o w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń za p o m o c ę c z u j n i k a C H S - 2 2 [l] .
IV z a l e ż n o ś c i od w i e l k o ś c i o d k s z t a ł c e n i a c z u j n i k a w o t w o r z e ba
d a w c z y m i l o ś ć I m p u l s ó w e m i t o w a n y c h p r z e z c z u j n i k Jest w p r o s t p r o p o r c j o n a l n a d o o d k s z t a ł c e n i a w z g l ę d nego. I m p u l s y e l e k t r o n i c z n e p r z e t w a r z a n e sę w układzie o d b i o r u drgań i p r z e k a z y w a n e dalej do e l e k t r o n i c z n e g o l i c z n i k a i m p u ls ó w , z k t ó r ego p r z e s y ł a n e sę do d r u k a r k i p o p r z e z p r z e t w o r n i c ę pomia r o wę .
W a r t o ś c i o d k s z t a ł c e n i a w z g l ę d n e go były z a p i s y w a n e p r z e z d r u k a r
kę co 17 s. .
W p r ó b k a c h w y w o ł a n o n a p r ę ż e n i a 5 5 0 k N / m 2 , 1100 k N / m 2 , 1 6 50 k N / m 2 , 2 2 0 0 k N / m 2 , 2 7 5 0 k N / m 2 , 3 3 0 0 k N / m 2, 3 8 5 0 k N / m 2 , 4 4 0 0 k N / m 2 , a w w i ę k s z o ś c i o d c z y t ó w r zędu 7 0 0 0 - 13400 kN/m z a l e ż n i e 2 od w y t r z y m a ł o ś c i próbki. N a p r ę ż e n i e w p r ó b c e z m ie- Rys. 4. W i d o k p r a s y h y d r a u l i c z n e j z n i o n o po “ « « l e n i u się w s k a z ę ń czę-
p r ó b k ę do b a d a ń s t o t l i w o ś c i o m i e r z a - tj. d o p o w ta - r z a j ę c e g o s i ę odcz y t u . P r z y t akim n a p r ę ż e n i u p r ó b k ę b a d a n o ok. 6 godz. W y n i k i o t r z y m a n e w czasie badań p r z e d s t a w i o n e na w y k r e s i e t w o r z ę k r z y w ę pełz an i a . N a s t ę p n i e z p r ó b k i z d e j m o w a no o b c i ę ż e n i e i p rzez k o l e j n e 6 godz. r e j e s t r o w a n o w y n i k i , które Jak p r z e d s t a w i o n o na w y k r e s i e , t w o r z ę k r z y w ę w y p o c z y n k u skały.
W w y n i k u p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń o t r z y m a n o 1 4 0 0 0 w y n i k ó w [l], z kt ó r y c h w y k o n a n o k r z y w e p e ł z a n i a i w y p o c z y n k u skały.
Po d o k o n a n i u 24 d o ś w i a d c z e ń na 6 p r ó b k a c h s k a l n y c h s t w i e r d z o n o , że o b j ęte b a d a n i a m i s k a ł y ze w z g l ę d u na swę n i e j e d n o r o d n o ś ć r ó ż n i ł y się m i ę d z y sobę w ł a s n o ś c i a m i T e o l o g i c z n y m i . T a k ż e d u ż y w p ł y w na z a c h o w a n i e się b a d a nych s k a ł p o s i a d a ł ich z r ó ż n i c o w a n y s k ł a d p e t r o g r a f i c z n y o r a z w y s t ę p o w a nia p r z e r o s t ó w i w t r ę ć e ń s k a ł o b c y ch , k t ó r y c h w ł a s n o ś c i T e o l o g i c z n e były różne od bada nych.
N i e k t ó r e z u z y s k a n y c h w y n i k ó w p r z e d s t a w i o n o na rys. 5 i 6.
3»danii ’a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . . 9
Kys. 5.Krzywa połzoniow Jednoosiowymstanienaprężeń
10 M, C h u d e k , 0. Parka
;
Rys.6.Krzywaopóźnieniasprężystegoodkształceniaw Jednoosiowymstanienaprężeń
Badania laboratoryjne zmian odkształceń. 11
Rys. 7. P r ó b k i w ę g l o w e p r z y g o t o w a n e d o b a d a ń
Rys. 8. Forma m e t a l o w a b e z p r ó b k i
Do b 8dań u ż y t o p r ó b e k p r o s t o p a d ł o ś c i e n n y c l + (rys. 7) o w y m i a r a c h 20 x x 20 x 4 0 cm (tabl. 3).
Po w y w i e r c e n i u o t w o r u o $ 4 0 mm u m i e s z c z o n o w n i c h c z u j n i k i , po czym p r ó b k i u m i e s z c z o n o w formie m e t a l o w e j (rys. 8) i z a l e w a n o m l e c z k i e m ce m e n t o w y m w celu r ó w n o m i e r n e g o p r z e n i e s i e n i a n a c i s k ó w z p r a s y h y d r a u l i c z nej. Przed b a d a n i a m i p r ó b e k nowę m e t o d ę o k r e ś l o n o w y t r z y m a ł o ś ć s k ał w ę g l o w y c h w l - o s i o w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń (tabl. 4).
12 M. C h u d e k , 3. Parka
T a b l i c e 3 C h a r a k t e r y a t y k a p r ó b e k w ę g l o w y c h
Nr p r ó bki
Rodzaj s ka ły
Nazwa k o p a l n i
Po kład
po z i o m W y m i a r y
P r z e k r ó j ś c i s k a n y
m2
U w a g i
1 w ę g i e l C z e r w o n e Z a g ł ę b i e
5 1 0 / 4 7 0 0 , 4 x 0 , 2 x 0 , 2 0 , 0 4
2 w ę g i e l C z e r w o n e
z a g ł ę b i e 5 1 0 / 4 7 0 0 , 4 x 0 , 2 * 0 , 2 . 0 , 0 4 3 w ę g i e l C z e r w o n e
Z a g ł ę b i e
5 1 0 / 4 7 0 0 , 4 x 0 , 2 x 0 , 2 0 , 0 4 p ęk ł a w t r a k c ie w i e r c e n i a 4 w ę g i e l C z e r w o n e
Z a g ł ę b i e
5 1 0 / 4 8 0 0 , 4 x 0 , 2 x 0 , 2 0 , 0 4
5 w ę g i e l C z e r w o n e
Z a g ł ę b i e 5 1 0 / 4 8 0 0 , 4 x 0 , 2 x 0 , 2 0 , 0 4 "
6 w ę g i e l C z e r w o n e
Z a g ł ę b i e 5 1 0 / 4 7 0 0 , 1 x 0 , 1 x 0 , 1 0 , 0 1 7 w ę g i e l C z e r w o n e
Z a g ł ę b i e 5 1 0 / 4 7 0 0 , 1 x 0 , 1 x 0 , 1 0 , 0 1
e
w ę g i e l C z e r w o n e Z a g ł ę b i e5 1 0 / 4 8 0 . "0,1 x 0 , 1 x 0 , 1 0 . 0 1
9 w ę g i e l C z e r w o n e Z a g ł ę b i e
5 1 0 / 4 8 0 0 , 1 x 0 , 1 x 0 , 1 0 , 0 1 z a u w a ż o n o s p ę k a n i e d y s k w a l i f . pr ó b k ę
T a b l i c a 4 W y n i k i b adań
Nr p róbki
U ś r e d n i o n a w y t r z y m a ł o ś ć na ś c i s k a n i e
Z a s i ę g r o z r z u
tu
C z as o b c i ą ż e n ia p r ó bk i
ś r e d n i a w y t r z y m a ł o ś ć
na ś c i s k a n i e U w ag i
k N / m 2 m s k N / m 2 z a o b s e r w o w a n o
s ł u p o w e p ę k n i ę c i a w z d ł u ż uła- w i c e n l a b e z prze
m i e s z c z e ń , po c z y m n a s t ą p i ł o g w a ł t o w n e z n i s z c z e n i e p r ó b k i p o ł ą c z o n e z s i l nym e f e k t e m d ź w i ę k o w y m i r o z r z u t e m p o k r u s z o n e g o węgla.
1 2 3
1 9 ,42 x 10 3 18,93 x 10 3 1 9, 32 x 10 3
3,6 0 4 , 2 0 4 ,00
21 35 32
1 9 . 2 2 x 103 1 9 . 2 2 x 103 19.22 x 103
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 13
1.2.2. P r z e b i e g i w y n i k i b a d a ń
B a d a n i a p o l e g a ł y na p o m i a r z e o d k s z t a ł c e n i a c z u j n i k a w o t w o r z e b a d a w c z y m w p r ó b c e pod w p ł y w e m s t a ł e g o o b c i ą ż e n i a . W p r z y g o t o w a n e j p r ób c e, jak w p u n k c i e 1.2.1, w s t o i s k u b a d a w c z y m (rys. 9 i 10) w y w o ł y w a n o n a p r ę ż e n i e , k t óre u t r z y m y w a n o d o o k r e s u s t a b i l i z a c j i w y n i k ó w . W tym c z a s i e c z u j n i k p r z e k a z y w a ł iinpulsy, k t ó r e w l i c z n i k u b y ł y l i c z o n e w s t a ł y m p r z e d z i a l e c z a s u p o m i a r u w y n o s z ę c y m 1 sek n a t o m i a s t w y d r u k n a s t ę p o w a ł co 8 sak.
L .
blok odczyta.
Rys. 9. S t a n o w i s k o b a d a w c z e - w i d o k o g ó l n y
Rys. 10. S c h e m a t b l o k o w y u r z ę d z e n i a p o m i a r o w e g o :
1 - c z u j n i k C HS-2 , 2 - w z m a c n i a c z d r g a ń " U n i p a n ” , 3 - l i c z n i k i m p u l s ó w P FL -21, 4 - o s c y l o s k o p k a t o d o w y O K - 1 5 , 5 - w z m a c n i a c z d r u k a r k i 3 5 1 1 8 , 6 -
d r u k a r k a t a śm o w a
14 M. Chud e k , C. Parka
P r z e p r o w a d z o n o c z t e r y serie badań. P i e r w s z e trzy serie p o l e g a ł y na z a d a w a n i u ż ą d a n e g o o b c i ą ż e n i a i k a ż d o r a z o w y m p o w r o c i e do o b c i ą ż e n i a z e r o wego. O s t a t n i a s eria b ad ań p r z e p r o w a d z o n a byłe w ten sposób, ze oo z a d a niu ż ą d a n e g o o b c i ą ż e n i a i u s t a l e n i u się w y n i k ó w z w i ę k s z a n o o b c i ą ż e n i e co
0 MN
2,45 — ku
BI r -i
W y n i k i z a r e j e s t r o w a n e przez d r u k a r k ę p o d a n o w p r a c y [1J •
C i ą g ł a k o n t r o l a z m i a n c z ę s t o t l i w o ś c i w y w o ł a n y c h n a p r ę ż e n i e m w próbc e p r z e p r o w a d z o n a była za p d m oc ą o sc yl o s k o p u . Po u s t a b i l i z o w a n i u się w y n i k ó w na e k r a n i e o s c y l o s k o p u p o w s t a w a ł c h a r a k t e r y s t y c z n y dla d a n e g o o b c i ą ż e n i a w ykr e s. Z d j ę c i a wykresów, dla p o s z c z e g ó l n y c h e t a p ó w o b c i ą ż e ń p r z e d s t a w i a j ą rys. 11 d o 15. S z c z e g ó ł o w e w y n i k i b adań p o d a n o w p r ac y [j] . Poniż ej dla p r z y k ł a d u p o d a n o t ylko n i e k t ó r e z nich (rys, 16 i 17).
Rys. 11. W y k r e s na o s c y l o s k o p i e p r z y nie o bc i ą ż o n e j prób ce
1.2.3. O m ó w i e n i e n o w y c h z j a w i s k z a o b s e r w o w a n y c h w c z as ie p r o w a d z o n y c h b ad ań i w y n i k ó w ich a n a l i z y
Z p r z e p r o w a d z o n y c h p o m i a r ó w z mi a n o d k s z t a ł c e ń p r ób e k skał wg z a da ne go p r o g r a m u o b c i ą ż e n i a w y n i ka , że p r oc e s p e ł z a n i a p róbki jest p r o c e s e m zło- z o n y m . s k ł a d a j ą c y m się z d r g a ń o b ar dz o małej a m p l i t u d z i e o d k s z t a ł c e ń d y n a m i c z n y c h i o d k s z t a ł c e ń s t a t y c z n y c h oraz że w y s t ę p u j ą c e d r g a n i a p r z y s p i e s z a j ą o r o c e s p eł z a n i a , z m i e n i a j ą c tym s a m ym czas re tardacji. Mamy tu
■cc c z y n i e n i a z n o w y m z j a w i s k i e m p eł z a n i a gó r o t w o r u , k t ó r e ' n i e jest .znane d o t y c h c z a s w l i t e r a t u r z e św iatowej. Z j a w i s k o tc n a zw a no wibropełzaniem g ó r o t w o r u .
Z o t r z y m a n y c h w y n i k ó w b ad ań o d k s z t a ł c e ń prób ek w j e d no - i t r ó j o s i o w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń m oż n a s f o r m u ł o w a ć p r z y p u s z c z e n i e , że w z a l e ż n o ś c i od s t a nu f iz yc z n e g o , s tanu n a p r ę ż e n i a i b ud ow y pr óbki, na p e ł z a n i e s kały n a k ł a d ają się z ł o ż o n e p r o c e s y f i z y k o m e c h a n i c z n e , k t ó r y c h r e z u l t a t e m jest zja-
i
3a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 5 5
Rys. 13. W y k r e s na o s c y l o s k o p i e p r z y o b c i ą ż e n i u p r ó b k i 9. 8 K N / m2
16 M. C h u d ek , O. Parka
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 17
Rys.16. Krzywapełzaniaw trójosiowymstanienaprężeń
- M. C h u d ek , J, Parka
Kys.17. Krzywaopóźnienia sprężystego odkształcenia w trójosiowym stanienaprężeń
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 19
w i s k c w i b r o p e ł z a n i a g ó r o t w o r u . M o ż n a p r z y p u s z c z a ć , ża z m i a n y s t r u k t u r y w e w n ę t r z n e j s k a ł y , j a k np. z m i a n y i l o ś c i p ę k n i ę ć w i e l k o ś c i s z c z e l i n i ich z m i a n a , d a j ę e f e k t y i s t n i e n i a d r g a ć w y w o ł a n y c h z m i a n a m i o b c i ę ż e ń s t a t y c z nych.
Z o t r z y m a n y c h p r z e b i e g ó w p e ł z a n i a w y n i k a , że p r o g r a m a n a l i z y z j a w i s k a p o w i n i e n z a w i e r a ć n a s t ę p u j ę c e z a g a d n i e n i a :
- w p ł y w n a ł o ż e n i a w i b r a c j i o d a n e j c z ę s t o t l i w o ś c i na a k t y w i z a c j ę p r o c e s u p e ł z a n i a o r a z p r z e a n a l i z o w a n i e w i b r o p e ł z a n i a w z a l e ż n o ś c i od tzw. n a t y c h m i a s t o w e g o w s p ó ł c z y n n i k a a m p l i t u d y o d k s z t a ł c e n i a A,
- o k r e ś l e n i a w p ł y w u w y w o ł y w a n y c h w c z a s i e z m i a n y o b c i ę ż e ń w i b r a c j i w p r o c e s i e p e ł z a n i a na z m i a n ę w a r t o ś c i m o d u ł ó w k i n e m a t y c z n y c h , jak: z a s t ę p c z y z e s p o l o n y d y n a m i c z n y m o d u ł s p r ę ż y s t o ś c i E (e, f, t), kęt p r z e s u n i ę c i a f a z o w e g o n a p r ę ż e n i a w z g l ę d e m o d k s z t a ł c e n i a y (e, f, t ) , czas re- t a r d a c j i , k tóre c h a r a k t e r y z u j ę b a d a n ę p r ó b k ę w p r z y j ę t y m u k ł a d z i e w y m u s z e n i a s t a t y c z n e g o i o o b r a n y m m o d e l u o b c i ę ż e n i a .
Z z e s t a w i o n y c h d a n y c h l i c z b o w y c h w i b r o p a ł z a n i e [l] j e s t w i d o c z n e , że p r z e b i e g i o w s p ó ł c z y n n i k a c h A f 0 u k ł a d a j ę się z n a c z n i e w y ż e j od p r z e b i e g ó w p e ł z a n i a s t a t y c z n e g o . W m i a r ę z m n i e j s z a n i a s i ę w a r t o ś c i A f u n k c ja w i b r o p e ł z a n i a u k ł a d a s i ę c o r a z n iż e j i z b l i ż a s i ę d o funkcji p e ł z a n i a s t a t y cz n e g o . P r a w i d ł o w o ś c i te s p o w o d o w a n e sę n i e w ę t p l i w i e n i e t y l k o n a ł o ż e n i e m s ię w i b r a c j i g ó r o t w o r u , a l e i z m i a n ę w a r t o ś c i n a p r ę ż e n i a p a n u j ę c e g o w skale.
O tym, że n a ł o ż e n i e się w i b r a c j i o s t o s u n k o w o b a r d z o m a ł e j a m p l i t u d z i e w y r a ź n i e z w i ę k s z a e f e k t y p e ł z a n i a , ś w i a d c z ę d a n e l i c z b o w e w t a b l i c a c h 4 4 9
W -
P r z e b i e g i w y k r e s ó w w i b r o p e ł z a n i a (tebl. 1-24) [l] w y k a z u j ę , że po s t o s u n k o w o k r ó t k i m o k r e s i e n i e u s t a l o n e g o w i b r o p e ł z a n i a d a l s z y jego p r o c e s z a c h o d z i ze s t a ł ę p r ę d k o ś c i ? , o d p o w i e d n i ę d l a d a n e g o o b c i ę ż e n i a p o c z ę t k o w e - g o próbki.
Z p o r ó w n a n i a o t r z y m a n y c h p r z e b i e g ó w w i b r o p e ł z a n i a w i d a ć , że im w i ę k s z e o b c i ę ż e n i e , tym w i ę k s z a Jest c z ę s t o t l i w o ś ć w i b r a c j i , przy c z y m z m i a n y c z ę s t o t l i w o ś c i w i b r a c j i sę s i l n i e n i e l i n i o w e . R ę a s u m u j ę c , s t w i e r d z a m y , n a ł o ż e n i e w i b r a c j i o d u ż y c h w a r t o ś c i a c h A w y w o ł u j e d u ż e p r ę d k o ś c i p e ł z a nia i d u ż e o d k s z t a ł c e n i a , n a t o m i a s t w i b r a c j e o m a ł y c h w a r t o ś c i a c h A w y w o ł u j ę m n i e j s z e p r ę d k o ś c i i m n i e j s z e o d k s z t a ł c e n i a .
M o ż n a w i ę c s t w i e r d z i ć , że w c z a s i e z m i a n o b c i ę ż e ń s t a t y c z n y c h w y s t ę p u j e n i e c i ę g ł e p r z e m i e s z c z e n i e c z ę s t e k , e f e k t e m c z e g o sę w i b r a c j e , które w y w o ł u j ę w c z a s i e p e ł z a n i a r o z l u ź n i e n i e w i ę z ó w w g ó r o t w o r z e , co u ł a t w i a i s t n i e n i e w z g l ę d n y c h p o ś l i z g ó w w z a k r e s i e p ł y n i ę c i a s p r ę ż y s t e g o .
20
M. C h u d e k , 0. Parka2. B a d a n i e z m i a n s t a n u n a p r ę ż e ń w m o d e l a c h poddanych j e d n o o s i o w e m u ś c i s k a n i u
2.1. Z a k r e s b a d a ń
C e l e m b a d a ń było w y z n a c z e n i e n a p r ę ż e ń w m o d e l a c h p r z y l - o a i o w y m ś c i s k a n i u przy z a s t o s o w a n i u c z u j n i k a C H S - 2 2 (rys. 18) [l] . W z a l e ż n o ś c i od z m i a n n a p r ę ż e n i a m i e r z o n e g o w o t w o r z e b a d a w c z y m i l o ś ć I m p u l s ó w e m i t o w a n y c h p r z e z c z u j n i k jest w p r o s t p r o p o r c j o n a l n a d o n a p r ę ż e n i a . I m p u l s y e l e k tr y c z n e p r z e t w a r z a n e sę w u k ł a d z i e o d b i o ru d r g a ń i p r z e k a z y w a n e do e l e k t r o n i c z n e go l i c z n i k a i m p u l s ó w , z k t ó r e g o p r z e s y ł a ne sę d o d r u k a r k i poprzez p r z e t w o r n i c ę s y g n a ł ó w c z uj n i k a . B a d a n i a p o l e g a ł y w i ę c na p o m i a r z e z m i a n y n a p r ę ż e ń pod w p ł y w e m zmie- n l a j ę c e g o się o b c i ę ż e n i a za p o m oc ę c z u j ników. Do b a d a ń u ż y t o m o d e l e z , t w o r z y w a c e m e n t o w o - p i a s k o w e g o o w y m i a r a c h 2 0 x 2 0 x x 4 0 cm. S p o s ó b u m i e s z c z e n i a c z u j n i k ó w w o t w o r a c h o $ 4 0 mm i d ł u g o ś c i 2 0 0 mm o d b y w a ł się p o d o b n i e . Jak o p i s a n o w r o z d z i a l e 1.1.
2.2. P r z e b i e g 1 w y n i k i b a d a ń
B a d a n i a w tym z a k r e s i e p o l e g a ł y na p o m i a r z e z m i a n n a p r ę ż e ń - pod w p ł y w e m z m i e n i a j ę c e g o się o b c i ę ż e n i a - za p o m o c ę c z u j n i k ó w u m i e s z c z o n y c h w o t w o r z e b a d a n y c h m o d e l i (rys. 19 i 20). M o d e l e u m i e s z c z o n o w p r a s i e h y d r a u l i c z n e j , po c zym p r ó b k ę p o d d a n o o b c i ę ż e n i u w s p o s ó b d y s k r e t n o - c i ę g ł y . W c z a s i e z m i a n o b c i ę ż e ń c z u j n i k p r z e k a z y w a ł i m p u l s y d o c z ę s t o t l i w o ś c i o - m i e r z a , k t ó r y co 7 s. z l i c z a ł i l o ś ć d r g a ń w s t a ł y m p r z e d z i a l e c z a s u t =
= 10 s.
P o ł ę c z o n a z c z ę s t o t l i w o ś c l o m i e r z e m - p o p r z e z p r z e t w o r n i c ę i m p u l s ó w - d r u k a r k a t a ś m o w a r e j e s t r o w a ł a w y n i k i p omiarów.
B a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o w z a k r e s i e g ó r n ej g r a n i c y w y t r z y m a ł o ś c i m a t e r ia łu b a dan ej próbki. W y n i k i n i e k t ó r y c h b a d a ń z e s t a w i o n o na w y k r e s i e (rys.
21 i 22). J
2.3. O m ó w i e n i e w y n i k ó w b a d a ń
W r a m a c h p r z e p r o w a d z o n y c h p o m i a r ó w z m i a n n a p r ę ż e ń w y k o n a n o ftilkadzie- sięt. d o ś w i a d c z e ń na d w ó c h m o d e l a c h w y k o n a n y c h z t w o r z y w a c e m e n t o w o - p i a s kowego. Z u z y s k a n y c h w y n i k ó w p o m i a r ó w z m i a n n a p r ę ż e ń w g z a d a n e g o p r o g r a m u o b c i ę ż e n i a w y n i k a , że p r z e b i e g w z r o s t u n a p r ę ż e n i a w p r ó b c e m o ż n a p o d z i e -
+=>
O -CO O -Gd
m
Rys. 18. S c h e m a t b l o k o w y a p a r a t u r y p o m i a r o w e j : 1 - c z u j n i k n a p r ę ż e ń , 2 - u- kłed e l e k t r o n i c z n y p o b u d z a n i a i o d b i o r u d r g a ń c z u j n i k a n a p ręż eń, 3 - l i c z n i k i m pulsów , 4 - p r z e t w o r n i c a s y g n a ł ó w , 5 - d r u k a r k a t a śmowa, 6 - o s
c y l o s k o p
B a d a n i a l a b o r e t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . . . 21
Rys. 20. S t a n o w i s k o b a d a w c z e '
»
22 M, C h u d e k , 3. P a rk a
Rys. 22. P r z e b i e g z m i a n n a p r ę ż e ń w p r ó b c e p r z y o b c i ą ż e n i u
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z m i a n o d k s z t a ł c e ń . 23
lic na d w a e t a p y : w p i e r w s z y m e t a p i e n a p r ę ż e n i e w p r ó b c e w z r o s ł o z g o d n i e ze w z r o s t e m o b c i ę ż e n i a z e w n ę t r z n e g o , z a ś w d r u g i m e t a p i e - g d y s t a n p r ó b ki z n a l a z ł się w z a k r e s i e k r y t y c z n y m - n a p r ę ż e n i e m a l a ł o w p r ó b c e m i m o w z r a s t a j ę c e g o c i ś n i e n i a z e w n ę t r z n e g o i p r z y p e w n y m J u ż n i e w i e l k i m w z r o ś cie o b c i ę ż e n i a n a s t ę p i ł o z n i s z c z e n i e próbki.
W o p a r c i u o p o wyż ej p r z e d s t a w i o n ę a n a l i z ę w y n i k ó w b a d a ń s f o r m u ł o w a n o n a s t ę p u j ę c e w n i o s k i k o ń c o w e :
- w o p a r c i u o p r z e d s t a w i o n ę t e o r i ę n o w e g o o p i s u r e o l o g i c z n e g o g ó r o t w o r u [l] m o ż n a b ę d z i e o p r a c o w a ć m e t o d ę p r o g n o z o w a n i a z m i a n o d k s z t a ł c e ń i n a p r ę ż e ń g ó r o t w o r u ,
- w o p a r c i u o p r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a t e o r e t y c z n o - e k s p e r y m e n t a l n e [l] m o ż na b ę d z i e o p r a c o w a ć m e t o d ę p r o g n o z o w a n i a w d a n y c h w a r u n k a c h g ó r n i c z o - - g e o l o g i c z n y c h s t a n ó w k r y t y c z n y c h w o b r ę b i e w y r o b i s k g ó r n i c z y c h .
L I T E R A T U R A
[l] C h u d e k M. , P ark a 3. i inni: O o s k o n a l e n i e k o n s t r u k c j i i t e c h n o l o g i i p o m i a r u s t a n u o d k s z t a ł c e ń w o t w o r a c h w i e r t n i c z y c h w y k o n y w a n y c h w g ó r o t w o r z e n i e n a r u s z o n y m i n a r u s z o n y m e k s p l o a t a c j ę g ó r n i c z ę . P r a c a nie p u b l i k o w a n a . G l i w i c e 1980.
R e c e n z e n t : Prof. d r hab. inż. Z d z i s ł a w K ł e c z e k
W p ł y n ę ł o do R e d a k c j i 3 0 . 0 4 . 1 9 8 1 r.
JlaóopaTopHBie HCCJieaoBaHM H3MeHeHHfi fletfopuaiiHfl
h HanpaseHHił n o p o n ropHoro u a c c H B a h cTpomejibHbix MaTepaajiOB
P e 3 jo m e
B p a óoTe npenciaBJieHH xdfl u p e3yjibiaTn nccjie,ą0B a H n8 n3MeHeHHii Ae$opManji8 u H a n p a a c e H H il b oÓpa3Liax nopofl h S e i O H a c n p m i e H e H H e M M e x a H H K o - M a r H H T o c T p n y K - UHOHHtpc . n a m H K O B l ana CHS.
2 4 M. Chud ek , O. Parku
L a b o r a t o r y t e sts c o n c e r n i n g the c h a n g e s of s t r a i n s and s t r e s s e s of rock m a s s and b u i l d i n g m a t e r i a l s
S u m m a r y
The p a p e r g i v e s the c o u r s e and r e s u l t s of i n v e s t i g a t i o n s c o nc e rn i n g the c h a n g e s of s t r a i n s a n d s t r e s s e s in rock and c o n c r e t e s a m p l e s w h e n mechani- c a l - m a g n e t o s t r i c t i c i n d i c a t o r of the type CHS is used.
