- Tytuł:
-
Selected aspects of numerical modelling of the salt rock mass: the case of the "Wieliczka" Salt Mine
Wybrane aspekty modelowania numerycznego masywu solnego na przykładzie Kopalni Soli "Wieliczka" - Autorzy:
-
d'Obyrn, K.
Hydzik-Wiśniewska, J. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/219431.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
dobór właściwości geomechanicznych i reologicznych soli
numeryczna analiza stateczności
selection of geotechnical and rheological parameters of salt
numerical stability analysis - Opis:
-
Each excavation or excavation complex intended to be backfilled or secured requires an individual approach, and conducting a detailed geomechanical analysis which will allow the selection of the appropriate manner of securing or backfilling or liquidation, and the order of performing mining works. The numerical model of the selected chamber or group of chambers must accurately reflect the reality and have an appropriately selected calculation model. The paper presents the selected aspects of numerical modelling of the “Wieliczka” salt rock mass. There are method of selection of geotechnical and rheological parameters of salt, the geometrization of the excavations continues and selection calculation model.
Kopalnia Soli „Wieliczka” jest najcenniejszym zabytkiem górniczym, zarówno w kraju jak i na świecie, wpisanym na Listę Dziedzictwa UNESCO. Jest przykładem wielowiekowej sztuki górniczej, która odznacza się bardzo skomplikowanym układem przestrzennym wyrobisk. Ciekawa budowa geologiczna odznaczająca się różnorodnością postaci występujących tam soli wiąże się niestety z trudnością oceny i doboru parametrów geomechanicznych i reologicznych górotworu. Wpływa to na konieczność uśredniania tych parametrów. W obrębie złoża bryłowego istotne rozróżnienie dotyczy właściwości brył soli kamiennej oraz zubrów solnych czyli bezstrukturalnej masy, wymieszanych kryształów halitu i iłów. Szczególnej uwagi wymagają badania wykonywane w złożu pokładowym. Parametry geomechaniczne ulegajątam zasadniczym zmianom w przypadku występowania przerostów ilastych, a zawilgocenia i wszelkie objawy występowania wód powodują skokowe zmiany parametrów. Najtrudniejszą sytuacją dla określenia parametrów geomechanicznych jest kompleks naprzemianległych, kilkucentymetrowych warstw soli poprzedzielanych kilkumilimetrowymi warstwami, niekiedy zawilgoconych iłów. Podstawą w Kopalni Soli „Wieliczka” do wszelkich prac projektowych, dotyczących zabezpieczenia zabytkowych wyrobisk lub likwidacji zbędnych są analizy geomechaniczne. Budowę modelu numerycznego kopalni, a nawet niewielkich jej rejonów bardzo komplikuje zarówno budowa geologiczna z dużą różnorodnością właściwości geomechanicznych, jak i wzajemne usytuowanie wyrobisk. W pracy zaprezentowano wybrane zagadnienia modelowania numerycznego masywu wielickiego. Skupiono się przede wszystkim na doborze właściwości geomechanicznych i reologicznych soli wielickich, geometryzacji wyrobisk oraz doborze modelu obliczeniowego. Na podstawie dostępnych dokumentacji badań laboratoryjnych stwierdzono, że próby zaliczone makroskopowo do jednego rodzaju skały charakteryzują się dużymi przedziałami zmienności parametrów odkształceniowo-wytrzymałościowych. Na podstawie zebranych wyników określono jedynie przedziały zmienności poszczególnych parametrów, które zawarto w tabeli 1. Na temat własności reologicznych soli wielickich informacje pojawiają się jeszcze bardziej sporadycznie. Współczynnik lepkości η soli wielickiej zawiera się w bardzo szerokich granicach od 0,14×1015 do 5,29×1017 Pas, co w głównej mierze związane jest z różnymi warunkami naprężeniowymi i czasowymi podczas badania. Odmiennym zagadnieniem jest dobór modelu reologicznego soli. Dla warunków wielickich poczynione zostały tylko próby adaptacji opracowanych modeli dla innych rodzajów soli. Do najpopularniejszych opisów pełzania soli należą model reologiczny Bürgersa (1) i potęgowe prawo Nortona (2). Często parametry reologiczne określane są na drodze, tzw. „analizy odwrotnej“, polegającej na takim doborze właściwości górotworu do modelu numerycznego, aby w wyniku symulacji uzyskać, np. rzeczywiste wartości przemieszczeń konturów wyrobiska lub jego konwergencję. Bardzo dużo trudności nastręcza odwzorowanie geometrii i wzajemnego usytuowania komór, szczególnie w ujęciu przestrzennym oraz powiązania z warunkami geologicznymi, a niekiedy nawet hydrogeologicznymi. Geometryzację modeli wykonuje się zwykle na podstawie materiałów geodezyjnych oraz opisów stanu technicznego. Często z powodu braku dokładnych danych lub niemożliwości określenie kształtu wyrobiska (np. z powodu braku dostępu, zawału, podsadzenia, itp.) lub z ograniczeń wynikających z programu czy sprzętu komputerowego konieczne staje się uproszczenie geometrii. Najczęściej stosowane metody numerycznych obliczeń: elementów skończonych (MES), elementów brzegowych (MEB) oraz różnic skończonych (MRS) pozwalają na określenie z wystarczającą dokładnością wartości naprężeń i przemieszczeń w całym analizowanym modelu, nawet wówczas, gdy posiada on niejednorodną strukturę. Każda metoda numeryczna na własny algorytm obliczeniowy i do każdego rozwiązywanego problemu należy podchodzić indywidualnie. - Źródło:
-
Archives of Mining Sciences; 2013, 58, 1; 73-88
0860-7001 - Pojawia się w:
- Archives of Mining Sciences
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł