- Tytuł:
-
Wiarygodność ocen parametrów sprężystości ośrodków skalnych na dużych głębokościach
The reliability of evaluation of elastic properties of rocks at great depths - Autorzy:
- Pinińska, J.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/2063071.pdf
- Data publikacji:
- 2011
- Wydawca:
- Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy
- Tematy:
-
górotwór
naprężenia poziome
naprężenia pionowe
stałe sprężystości
statyczny i dynamiczny moduł sprężystości
prędkość fali sprężystej
rock massive
horizontal stress
vertical stress
constans of elasticity
static and dynamic modulus of elasticity
elastic wave velocity - Opis:
-
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.
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. - Źródło:
-
Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego; 2011, 446 (1); 149--156
0867-6143 - Pojawia się w:
- Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł