Badania laboratoryjne rozwoju procesu dylatancyjnego w wybranych skałach obciążanych dynamicznie i jego praktyczne znaczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych mechanicznego zachowania się sześciu rodzajów skał przy dynamicznych obciążeniach. Do badań wybrano piaskowce i mułowce z utworów karbońskich towarzyszących pokładom węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, dolomity i piaskowce szare ze złoża rud miedzi w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym oraz wapienie i piaskowce z utworów triasowych ze złoża wód termalnych w niecce podhalańskiej. W pierwszej kolejności przeprowadzono badania podstawowych parametrów fizyczno-mechanicznych, a następnie wyznaczono parametry amplitudowo-czasowej charakterystyki deformacji próbek skalnych obciążonych dynamicznie. Ustalono zdolność badanych skat do dylatancji przy nierównomierności obciążenia dzeta = sigma3/sigma-1 <0,2...03. Przedstawiono ogólne prawidłowości rozwoju dylatancji i określono podstawowe deformacyjne właściwości skał jako ośrodków dylatancyjnych. Przeprowadzono analizę zmiany energii procesów deformacji w warunkach osłabienia dylatancyjnego. Sformułowano podstawowe zależności matematyczne do oceny energochłonności procesów deformacyjnych. Wyznaczono akustyczne właściwości skał oraz podano sposób sejsmicznego rozpoznania rozwoju procesu dylatancji. Przytoczono przykłady praktycznego wykorzystania zjawiska dylatancji w górnictwie.

This article presents the results of laboratory tests on the mechanical behavior of six types of rock under high dynamic loads. Selected for testing were sandstones and siltstones of Carboniferous formations associated with coal strata in the Upper Silesian Basin, dolomites and sandstones from copper ore deposits in the Legnica-Głogów Copper District, and Triassic limestones and sandstones from the deposits of thermal waters in the Podhale syncline. An examination was carried out on the basic physical and mechanical parameters, and then the parameters of the amplitude-time characteristics of the rock samples loaded dynamically. The study investigated the tendency of rocks to dilatancy under an uneven load dzeta = sigma3/sigma-1 <0.2...0.3. The overall principles of dilatancy development have been presented and the basic deformation properties of rocks as a dilatancy medium have been defined. The energy of deformation processes in conditions of dilatancy weakening has been analyzed. The basic mathematical relations for the evaluation of energy consumption of deformation processes have been formulated. Acoustic properties of rocks have been determined and a way to recognize the development process of dilatancy with the help of the seismic method has been shown. Examples of the practical use of the phenomenon of dilatancy in mining have been presented.