Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na różnej głębokości

Transkrypt

1 Mat. Symp. str Urszula SANETRA Główny Instytut Górnictwa, Katowice Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na różnej głębokości Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych nad własnościami mechanicznymi różnych typów litologicznych skał karbońskich GZW prowadzonych w jednoi trójosiowym stanie naprężenia. Badania prowadzono w sztywnej maszynie wytrzymałościowej i komorze ciśnieniowej stosując ciśnienie okólne p = 0 70 MPa. Uzyskane wartości naprężenia krytycznego i naprężenia resztkowego pozwoliły na obliczenie kąta tarcia wewnętrznego skał zwięzłych i spękanych, który określono stosując paraboliczną obwiednię kół Mohra. Wykazano, że wartość kąta tarcia wewnętrznego zależy nie tylko od typu litologicznego skały ale także od stanu skały (zwięzła, spękana) i głębokości zalegania. 1. Wstęp Celem badań było określenie parametrów mechanicznych różnych typów litologicznych skał karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Prowadzenie podziemnej eksploatacji wymusza konieczność poznania wartości parametrów opisujących własności górotworu oraz zmian jakim one ulegają ze zmianą głębokości eksploatacji. Stan naprężenia górotworu ze względu na trudności w wykonywaniu badań w warunkach in-situ mogą odzwierciedlać badania laboratoryjne skał poddanych trójosiowemu ściskaniu, które prowadzone są na ogół w warunkach konwencjonalnego ściskania przy zastosowaniu komory ciśnieniowej typu Karmana (Sanetra 1994; Krzysztoń i in. 1998; Krzysztoń i Sanetra 2003). Zastosowanie w badaniach sztywnej maszyny wytrzymałościowej umożliwiło uzyskanie pełnej charakterystyki naprężeniowo- odkształceniowej opisującej własności przed- i podkrytyczne skał. Ściskanie próbek skalnych w trójosiowym stanie naprężenia pozwoliło na określenie wpływu głębokości eksploatacji, symulowanej w badaniach zadawanym ciśnieniem hydrostatycznym, na wartości badanych parametrów (Sanetra 2004). Jednym z istotnych parametrów mechanicznych używanych w geomechanice jest kąt tarcia wewnętrznego i spójność, które można wyznaczyć różnymi metodami. Najczęściej stosowana jest metoda stycznej do kół Mohra (Kidybiński 1982; Bukowska i in.1998; Kłeczek 1994; Majcherczyk 2000), rzadziej kąt tarcia wewnętrznego i spójność oblicza się metodą q-p (Bela 1984) lub metodą obliczeniową wg wzorów wynikających z teorii Coulomba (Kovari et all 1983). Można do obliczeń kąta zastosować metodę stycznych do parabolicznej obwiedni kół Mohra (Sanetra 2002). Wykorzystany w ostatniej z wymienionych metod program komputerowy pozwala metodą matematyczną jednoznacznie określić interesujące nas parametry. 481

2 U. SANETRA Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego W niniejszym artykule do określenia kąta tarcia wewnętrznego badanych skał karbońskich zastosowano metodę, która zakłada, że obwiednia kół Mohra jest parabolą o równaniu: y 2 = 2pp (x - m) (2.1) gdzie: y naprężenie styczne x naprężenie normalne (ściskające) n, m wytrzymałość na rozciąganie R r, pp parametr paraboli wyznaczony z warunku, aby suma kwadratów odległości okręgami Mohra a parabolą przyjmowała minimalną wartość. W celu określenia wartości kąta tarcia wewnętrznego i spójności c dla zadanego punktu na paraboli wyznaczono równanie stycznej do obliczonej paraboli (wzór 2.1) w punkcie M o współrzędnych: x s,y s = p x m 2 p s (2.2) Dla praktycznej realizacji tej metody opracowano komputerowy program o nazwie MOHR (Pacześniowski 2002) według którego oblicza się wartość kąta tarcia wewnętrznego oraz spójności dla zadanych wartości naprężeń normalnych n. Rodzaj badanej skały, miejsce pobrania, numer próby oraz wartość zadawanych ciśnień okólnych p i uzyskanych w badaniach naprężeń (krytycznych kr i resztkowych res) zapisywane są w bazie danych, która stanowi integralną część programu. Aplikacja napisana jest w języku Visual Basic i pracuje w środowisku MS Excel 97. Program MOHR pozwala w sposób szybki i prosty uzyskać wartości kąta tarcia i spójności. Przykładowo na rysunku 2.1 przedstawiono obwiednie kół Mohra dla skały zwięzłej - piaskowca średnioziarnistego z KWK Piast i podano wartości kąta tarcia wewnętrznego dla określonych wartości naprężenia normalnego. Oznaczenia, np: 1 = 41 o 15 (przy n = 10 MPa) 2 = 36 o 23 (przy n = 15 MPa) 3 = 32 o 56 (przy n = 20 MPa) 4 = 28 o 14 (przy n = 30 MPa) 5 = 22 o 51 (przy n = 50 MPa) 6 = 19 o 42 (przy n = 70 MPa) 7 = 16 o 44 (przy n = 100 MPa), MPa , MPa n równanie paraboli: 2 = 36,76 ( n +2,00) Rys Paraboliczna obwiednia kół Mohra dla skały zwięzłej piaskowiec średnioziarnisty ze stropu pokładu 207 KWK Piast (próba 5) Fig The parabolic envelope of Mohr s circles method for intact rock the medium grained sandstone from the roof of coal seam No 20 in Piast Coal Mine (test 5) 482

3 Obwiednię kół Mohra w postaci paraboli dla skały spękanej (w stanie pokrytycznym) przedstawiono na rysunku 2.2. Oznaczenia, np: 60 1 = 40 o 05 2 = 34 o 30 3 = 30 o 46 4 = 25 o 55 5 = 20 o 38 6 = 17 o 39 7 = 14 o 54 (przy n = 10 MPa) (przy n = 15 MPa) (przy n = 20 MPa) (przy n = 30 MPa) (przy n = 50 MPa) (przy n = 70 MPa) (przy n = 100 MPa), MPa , MPa n równanie paraboli: 2 = 28,34 n Rys Paraboliczna obwiednia kół Mohra dla skały spękanej piaskowiec średnioziarnisty ze stropu pokładu 207 KWK Piast (próba 5) Fig The parabolic envelope of Mohr s circles method for fractured rock the medium grained sandstone from the roof of coal seam No 20 in Piast Coal Mine (test 5) 3. Przeprowadzone badania Badania laboratoryjne w trójosiowym stanie naprężenia prowadzono w sztywnej maszynie wytrzymałościowej metodą konwencjonalnego ściskania 1 2 = 3. Naprężenie pionowe 1 wywoływane było osiowym obciążeniem próbki przez płytę maszyny wytrzymałościowej, a ciśnienie poziome hydrostatycznym ciśnieniem oleju. Badania prowadzono ze stałą prędkością odkształcenia osiowego = 10-5 s -1 tj. prędkością odpowiadającą odkształcaniu się skał w sąsiedztwie wyrobisk eksploatacyjnych oraz przygotowawczych (Kwaśniewski 1986) przy zadanym ciśnieniu okólnym p = 0, 5, 10, 15, 20, 30, 50 i 70 MPa Aparatura Badania laboratoryjne przeprowadzono przy użyciu następującej aparatury: sztywnej maszyny wytrzymałościowej MTS 810 NEW, komory ciśnieniowej KTK 70 MPa, kompresora U2, komputera. Zestaw maszyny wytrzymałościowej MTS 810 New produkcji firmy MTS System Corporation (rys. 3.1) z możliwością serwokontroli składa się z: ramy obciążeniowej czterokolumnowej, układu zasilania hydraulicznego, konsoli sterująco kontrolnej oraz układu sterowania komputerowego. Rama obciążeniowa jest konstrukcją o sztywności 2,2 MN/mm. W badaniach stosowano komorę ciśnieniową 70 MPa, typ KTK produkcji UNIPRESS w Warszawie (rys. 3.1) oraz kompresor typu U2 umożliwiający utrzymywanie stałego ciśnienia na zadanym poziomie w trakcie eksperymentu. Dla każdego rodzaju skały przeprowadzono 4-5 eksperymentów dla kolejnych ciśnień w zakresie od 0 do 70 MPa. 483

4 U. SANETRA Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na... Rys Rama obciążeniowa maszyny wytrzymałościowej MTS-810 NEW z komorą typu KTK oraz kompresorem U2 Fig The stiff test machine MTS-810 NEW with the chamber type KTK and the compressor U Rodzaj badanych skał Badaniami objęto typowe skały karbońskie występujące w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (31 próby) z następujących warstw: warstwy grupy łękowej (łaziskie 200, orzeskie 300, rudzkie 400), warstwy siodłowe (500), warstwy grupy brzeżnej (porębskie 600, gruszowskie 800). Poniżej zestawiono typy litologiczne skał objętych eksperymentem wraz z podaniem ilości przebadanych próbek: piaskowiec średnioziarnisty 8 prób,piaskowiec drobnoziarnisty 5 prób, mułowiec 7 prób, iłowiec 7 prób, węgiel 4 próby. 4. Wyniki badań W wyniku przeprowadzonych badań w jednoosiowym i trójosiowym stanie naprężenia określono podstawowe własności mechaniczne badanych skał jak: naprężenie krytyczne i naprężenie resztkowe przy różnych ciśnieniach okólnych oraz wytrzymałość na rozciąganie. 484

5 Stosując zaproponowaną metodę obliczania obwiedni kół Mohra w postaci paraboli uzyskano wartości kąta tarcia i spójności dla skał zwięzłych (faza przedkrytyczna) jak i spękanych (faza pokrytyczna) przy różnych wartościach naprężeń normalnych. Równania parabolicznych obwiedni kilku przykładowych badanych skał zestawiono w tabeli 4.1. Zestawienie równań parabolicznej obwiedni kół MOHRA dla skał zwięzłych 2 = 2p - ( -Rr) i spękanych 2 = 2p - List of equations of parabolic envelope of Mohr s circles method for intact rock 2 = 2p - ( -Rr) and fractured rock 2 = 2p - skała nr próby skała zwięzła skała spękana piaskowiec średnioziarnisty 5 2 = 36,82 ( n + 2,00) 2 = 28,16 n piaskowiec średnioziarnisty 7 2 = 116,96 ( n + 8,60) 2 = 32,72 n piaskowiec drobnoziarnisty 12 2 = 51,10 ( n + 3,50) 2 = 31,08 n piaskowiec drobnoziarnisty 16 2 = 146,39 ( n + 7,03) 2 = 70,86 n mułowiec 17 2 = 47,62 ( n + 1,91) 2 = 23,72 n mułowiec 20 2 = 46,30 ( n + 1,34) 2 = 22,44 n iłowiec 28 2 = 40,10 ( n + 3,52) 2 = 13,92 n iłowiec 29 2 = 41,20 ( n + 1,52) 2 = 23,42 n iłowiec 30 2 = 33,00 ( n + 1,82) 2 = 16,86 n węgiel 31 2 = 32,58 ( n + 1,10) 2 = 20,74 n węgiel 34 2 = 46,88 ( n + 1,70) 2 = 22,52 n Tabela 4.1. Table 4.1. (1 ) PIASKOWIEC ŚREDNIOZIARNISTY skała zwięzła 70 skała spękana (MPa) n (1 ) WĘGIEL skała zwięzła 70 skała spękana n (MPa) a/ strop pokł. 501 z KWK Staszic b/ pokład 502/II KWK Polska Wirek Rys Kąt tarcia wewnętrznego skał zwięzłych i spękanych jako funkcja naprężenia normalnego Fig The internal friction angle of intact and fractured rock as the function of normal stress Znając parametry paraboli obliczono zmianę wartości kąta tarcia wewnętrznego w funkcji naprężenia normalnego (wzór 2.1 i 2.2). Zależność = f ( n) przedstawiono na poniższym rysunku odpowiednio dla zwięzłego i spękanego (w stanie pokrytycznym) piaskowca średnioziarnistego (rys. 4.1.a) oraz zwięzłego i spękanego węgla (rys. 4.1.b). Z przedstawionych zależności = f ( n) (rys. 4.1a, b) wynika, że ze wzrostem naprężenia normalnego wartość kąta tarcia wewnętrznego ulega zmniejszeniu zarówno dla skał zwięzłych, jak i spękanych oraz że wartość kąta tarcia wewnętrznego zależy od typu litologicznego skały. 485

6 U. SANETRA Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na... Wyniki te potwierdzają wcześniejsze badania (Kidybiński 1982, Kwaśniewski 1983, Sanetra 2002, 2004). Wzrost ciśnienia okólnego symuluje wzrost ciśnienia poziomego górotworu zależnego od głębokości eksploatacji. Zmieniając wartość ciśnienia okólnego od 0 do 70 MPa uzyskano zależności pomiędzy wartościami kąta tarcia wewnętrznego, a głębokością zalegania skał w granicach od 200 m (p = 5 MPa) do 2800 m (p = 70 MPa). Uzyskane wartości kąta tarcia wewnętrznego jako funkcję głębokości = f (H) dla skał zwięzłych oraz dla skał spękanych (występujących w fazie pokrytycznej) różnych typów litologicznych skał przebadanych przez autorkę przedstawiono na rysunkach a b Rys Zależność = f (H) dla zwięzłego (a) i spękanego (b) piaskowca średnioziarnistego Fig Dependence = f (H) for medium-grained sandstone; a intact rock, b fracture rock Analiza uzyskanych wyników pozwala stwierdzić, że wzrost ciśnienia okólnego, które jest odzwierciedleniem głębokości zalegania powoduje obniżenie wartości kąta tarcia wewnętrznego. Zależność pomiędzy kątem tarcia wewnętrznego a głębokością zalegania dla piaskowca średnioziarnistego zarówno zwięzłego jak i spękanego w zakresie stosowanego ciśnienia okólnego (0 70 MPa) najlepiej opisuje funkcja potęgowa: Pr. 4 zw = 84,661 H 0,2234 r = 0,9984 Pr. 5 zw = 105,82 H 0,249 r = 0,9995 Pr. 6 zw = 71,32 H 0,167 r = 0,9875 Pr. 7 zw = 139,47 H 0,2575 r = 0,9992 Pr. 8 zw = 85,612 H 0,1864 r = 1,0 Pr. 9 zw = 99,435 H 0,2194 r = 0,9988 Pr. 10 zw = 96,178 H 0,2037 r = 0,9726 Pr. 11 zw = 54,687 H 0,1278 r = 0,9846 sp = 114,15 0,2726 r = 1,0 sp = 167,6 0,3231 r = 0,9998 sp = 185,34 0,3288 r = 0,9997 sp = 181,02 0,3282 r = 1,0 sp = 166,56 0,3052 r = 1,0 sp = 159,89 0,3107 r = 0,9989 sp = 212,8 0,3116 r = 0,9720 sp = 81,269 0,2162 r = 0,9891 Współczynniki korelacji dla zależności = f (H) badanych piaskowców przyjmują wysokie wartości zmieniające się w granicach od 0,9720 do 1,0 (Volk 1973). 486

7 a b Rys Zależność = f (H) dla zwięzłego (a) i spękanego (b) piaskowca drobnoziarnistego Fig Dependence = f (H) for fine-grained sandstone; a intact rock, b fracture rock Także dla piaskowca drobnoziarnistego zależność = f (H) najlepiej opisuje funkcja potęgowa, dla której uzyskano wysokie współczynniki korelacji wahające się od 0,9519 do 0,9991. Pr. 12 zw = 80,598 H 0,2003 r = 0,9964 Pr. 13 zw = 138,98 H 0,2626 r = 0,9969 Pr. 14 zw = 107,77 H 0,2193 r = 0,9201 Pr. zw = 78,766 H 0,1647 r = 0,9519 Pr. 16 zw = 108,81 H 0,2095 r = 0,9642 sp = 240,43 H 0,372 r = 0,9991 sp = 368,69 H 0,4115 r = 0,9923 sp = 118,31 H 0,2403 r = 0,9824 sp = 161,35 H 0,2799 r = 0,9814 sp = 204,04 H 0,3062 r = 0,9691 Również w przypadku pozostałych badanych skał tj. mułowca, iłowca i węgla wysoką wartość korelacji dla zależności = f (H) uzyskano stosując funkcję potęgową. Na kolejnych rysunkach (rys ) przedstawiono tą zależność wraz z równaniami i współczynnikami r. a/ Pr. 17 zw = 63,015 H 0,1631 r = 0,9997 Pr. 18 zw = 82,121 H 0,2014 r = 0,9715 Pr. 19 zw = 93,076 H 0,2191 r = 0,9998 Pr. 20 zw = 85,726 H 0,2075 r = 0,9945 Pr. 21 zw = 67,899 H 0,1689 r = 0,9854 Pr. 22 zw = 80,256 H 0,2009 r = 0,9818 Pr. 23 zw = 64,66 H 0,1661 r = 0,9902 b/ sp = 198,66 H 0,3549 r = 0,9994 sp = 137,89 H 0,2925 r = 0,9995 sp = 85,223 H 0,2343 r = 0,9601 sp = 169,53 H 0,3367 r = 0,9977 sp = 176,0 H 0,3231 r = 1,0 sp = 184,82 H 0,3477 r = 0,9999 sp = 287,76 H 0,4121 r = 0,9980 Rys Zależność = f (H) dla zwięzłego (a) i spękanego (b) mułowca Fig Dependence = f (H) for siltstone; a intact rock, b fracture rock 487

8 U. SANETRA Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na... a Pr. 24 zw = 62,488 H 0,1491 r = 0,9993 Pr. 25 zw = 102,64 H 0,2349 r = 0,9461 Pr. 26 zw = 83,522 H 0,2267 r = 0,9991 Pr. 27 zw = 143,12 H 0,2775 r = 0,9999 Pr. 28 zw = 81,942 H 0,2097 r = 0,9727 Pr. 29 zw = 116,88 H 0,2584 r = 0,9931 Pr. 30 zw = 78,37 H 0,2074 r = 0,9896 b sp = 105,12 H 0,2487 r = 0,9217 sp = 148,1 H 0,3098 r = 0,9784 sp = 64,515 H 0,2098 r = 0,9960 sp = 36,884 H 0,1311 r = 0,9997 sp = 130,68 H 0,3167 r = 0,9769 sp = 186,24 H 0,3433 r = 0,9830 sp = 85,338 H 0,2444 r = 0,9214 Rys Zależność = f (H) dla zwięzłego (a) i spękanego (b) iłowca Fig Dependence = f (H) for shale; a intact rock, b fracture rock a Pr. 31 zw = 74,869 H 0,2073 r = 0,9922 Pr. 32 zw = 81,087 H 0,2206 r = 0,9217 Pr. 33 zw = 81,056 H 0,2067 r = 0, 9624 Pr. 34 zw = 76,891 H 0,193 r = 0,9998 b sp = 124,26 H 0,295 r = 0,9977 sp = 157,17 H 0,3347 r = 0,9543 sp = 115,02 H 0,2804 r = 0,9604 sp = 127,27 H 0,2926 r = 0,9870 Rys Zależność = f (H) dla zwięzłego (a)i spękanego (b) węgla Fig Dependence = f (H) for coal; a intact rock, b fracture rock 488

9 Z przeprowadzonych badań, których wyniki przedstawiono graficznie (rys ) wynika, że dla wszystkich przebadanych skał istnieje zależność, którą najlepiej opisuje funkcja potęgowa pomiędzy wartością kąta tarcia wewnętrznego a głębokością. Przebadane skały karbońskie GZW (5 typów litologicznych) charakteryzują się różną wytrzymałością w jednoosiowym stanie naprężenia ( kr przy ciśnieniu p = 0 MPa): od słabych ( kr = 14,5 MPa) do mocnych kr = 123,2 MPa). W tabeli 4.2 przykładowo zestawiono wartości kąta tarcia wewnętrznego zwięzłych i spękanych skał zalegających na głębokości 800 i 1200 m oraz zakres wartości naprężenia krytycznego przy p = 0 MPa badanych skał. skała piaskowce średnioziarniste piaskowce drobnoziarniste Zestawienie wartości kąta tarcia wewnętrznego skał zwięzłych i spękanych zalegających na głębokości 800 i m List of values of internal friction angle for intact and fractured rocks occurring on the depth of 800 and 1200 m kr skała zwięzła skała spękana przy p = 0 MPa H = 800 m (p = 20 MPa) H = 1200 m (p = 30 MPa) H = 800 m (p = 20 MPa) Tabela 4.2. Table 4.2. H = 1200 m (p = 30 MPa) 21,6 122,4 18 o o o o o o o o 46 44,2 123,2 21 o o o o o o o o 29 mułowce 46,7 98,5 20 o o o o o o o o 48 iłowce 30,7 74,1 18 o o o o o o o o 17 węgle 14,5 48,0 18 o o o o o o o o 07 Wśród skał objętych eksperymentem zaobserwowano, że piaskowce charakteryzują się większą wartością kąta tarcia wewnętrznego w stosunku do mułowców i iłowców. Najmniejsze wartości kąta tarcia uzyskano dla węgli. Na podstawie uzyskanych wyników (tab. 4.2, rys ) można wnioskować, że kąt tarcia wewnętrznego zarówno dla skał zwięzłych jak i spękanych, poddanych mniejszym ciśnieniom (zalegających na niewielkich głębokościach) jest większy w stosunku do tych skał zalegających na znacznych głębokościach. Pod wpływem wzrostu ciśnienia okólnego p do 30 MPa (H = 1200 m) obserwuje się zmniejszenie wartości kąta tarcia wewnętrznego skał zwięzłych od kilku do kilkunastu procent w stosunku do wartości kąta przy ciśnieniu p = 20 MPa (H = 800 m), natomiast dla węgla kilka procent. Nieco większy spadek wartości kąta obserwuje się dla skał spękanych. 5. Podsumowanie Zastosowanie w badaniach różnych ciśnień okólnych umożliwiło symulowanie różnej głębokości eksploatacji, co pozwoliło na przeanalizowanie wpływu głębokości na wartość kąta tarcia wewnętrznego zwięzłych i spękanych skał karbońskich GZW. 489

10 U. SANETRA Zmiana kąta tarcia wewnętrznego skały zwięzłej i spękanej zalegającej na... Przeprowadzone badania umożliwiły określenie zależności pomiędzy kątem tarcia wewnętrznego a wielkością ciśnienia okólnego w zakresie od 0 do 70 MPa, odpowiadającego w przybliżeniu głębokości zalegania skał do 3000 m. Ciśnienia zastosowane w eksperymencie odpowiadały warunkom wydobywania złóż w rejonie GZW, gdzie obecnie prowadzi się eksploatacje do głębokości około 1200 m. Przeprowadzone badania pozwoliły na na sformułowanie następujących spostrzeżeń: Dla wszystkich badanych skał (piaskowiec, mułowiec, iłowiec, węgiel) stwierdzono, że wzrost głębokości powoduje zmianę wartości kata tarcia wewnętrznego. Wielkość zmian zależy od litologii badanych skał i zakresu stosowanego ciśnienia. Istnieje funkcyjna zależność pomiędzy katem tarcia wewnętrznego a głębokością. Zależności pomiędzy uzyskanymi wynikami eksperymentalnymi a głębokością aproksymowano funkcją potęgową uzyskując duże współczynniki korelacji. Kąty tarcia wewnętrznego zmniejszają się ze wzrostem głębokości. Wykazano, że dla wszystkich badanych skał wartości kąta tarcia wewnętrznego skał spękanych znajdujących się w fazie pokrytycznej są mniejsze od wartości kąta tarcia wewnętrznego skał. Zaobserwowany, w czasie laboratoryjnych badań spadek wartości kąta tarcia wewnętrznego ze wzrostem ciśnienia okólnego w trójosiowym stanie naprężenia pozwala stwierdzić, że wartość kąta tarcia wewnętrznego maleje wraz ze wzrostem głębokości eksploatacji, czyli ciśnienia poziomego. Określanie kąta tarcia wewnętrznego w zależności od stopnia spękania skały ma szczególne znaczenie przy wyznaczaniu trójosiowej wytrzymałości filarów, znajdujących się w stanie pokrytycznym (Krzysztoń 2000; Sanetra 2004). Literatura [1] Bela i in. 1984: Geotechnika - Laboratorium z mechaniki gruntów. Skrypty uczelniane nr 1197, Politechnika Śląska, Gliwice. [2] Bukowska M., Sanetra U., Szedel D., 1998: Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego i kohezji dla próbek skalnych badanych w konwencjonalnym ściskaniu w sztywnej maszynie wytrzymałościowej. V Konferencja Naukowo-Techniczna TĄPANIA 98 nt.: Bezpieczne prowadzenie robót górniczych, Ustroń, str [3] Kidybiński A., 1982: Podstawy geotechniki kopalnianej. Wydawnictwo Śląsk. Katowice. [4] Kłeczek Z., 1994: Geomechanika górnicza. Śląskie Wydawnictwo Techniczne. Katowice. [5] Kovari K., Tisa A., Einstein H.H., Franklin J.A., 1983: Suggested methods for determining the strength of rock materials in triaxial compression: revised version. Int.J.Rock.Mech. Mining Sci, & Geomech. Abstr.Vol.20, No 6, pp [6] Krzysztoń D., Sanetra U., Szedel D., 1998: Krytyczne i pokrytyczne własności próbek skalnych badanych w konwencjonalnym trójosiowym ściskaniu w sztywnej maszynie wytrzymałościowej. Prace Naukowe GIG. Seria Konferencje Nr 26. V Konferencja Naukowo-Techniczna TĄPANIA 98 nt. Bezpieczne prowadzenie robót górniczych. Ustroń listopada 1998, str [7] Krzysztoń D., 2000: Projektowanie filarów węglowych. VII Konferencja Naukowo-Techniczna Tąpania Profilaktyka tąpaniowa w warunkach zagrożeń skojarzonych. Ustroń, str [8] Krzysztoń D., Sanetra U., 2003: Investigations of rocks triaxial compression at confining pressure from 0 to 70 MPa, Archiwum Górnictwa 48, 2, str [9] Kwaśniewski M., 1983: Odkształceniowe i wytrzymałościowe własności trzech strukturalnych odmian piaskowców karbońskich w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania. Archiwum Górnictwa, Tom 28, Zeszyt 4, str [10] Kwaśniewski M., 1986: Wpływ stanu naprężenia, temperatury i prędkości odkształcania na mechaniczne własności skał. Archiwum Górnictwa, Tom 31, Z. 2, str

11 [11] Majcherczyk T., 2000: Zarys Fizyki skał i Gruntów Budowlanych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji podziemnej, Seria z Lampką Górniczą, Nr 5. [12] Pacześniowski K., 2002: Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego i kohezji metodą stycznych do obwiedni (w postaci paraboli) kół Mohra praca nie publikowana. [13] Sanetra U., 1994a: Wpływ ciśnienia bocznego na własności mechaniczne skał Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w warunkach trójosiowego ściskania. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej Nr 65, seria Konferencje Nr 33, str [14] Sanetra U., 1994b: Wpływ prędkości odkształcania i ciśnienia bocznego na własności mechaniczne skał Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w warunkach trójosiowego ściskania. Sympozjum Naukowo-Techniczne TĄPANIA 94 nt. Rozwiązania inżynierskie w problematyce tąpań, str [15] Sanetra U., Szedel D., 2000: Zastosowanie kryterium wytrzymałościowego Hoeka - Browna do wyników trójosiowego ściskania próbek skalnych. Konferencja Naukowo-Techniczna Budownictwo Podziemne 2000, Kraków, [16] Sanetra U., 2002: Kąt tarcia wewnętrznego i spójność skał zwięzłych i spękanych. Wydawnictwo IGSMiE PAN Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią. Warsztaty górnicze nt. Problematyka inżynierska z zakresu ochrony terenów górniczych. Sympozja i konferencje nr 55, Ustroń maj 2002, [17] Sanetra U., 2004: Określenie nośności filarów oporowych w stanie pokrytycznym na podstawie badań trójosiowego ściskania karbońskich próbek skalnych, Praca doktorska, Katowice, GIG. [18] Volk W. 1973: Statystyka stosowana dla inżynierów. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. Warszawa. The change of internal friction angle of intact and fractured rock occurring on different depth The results of experimental investigations on mechanical properties of different types of lithologic carbonrocks from Upper Silesia Coal Basin led in one and triaxial state of stress are presented in the paper. The investigations have been done in stiff test machine and in pressure chamber by applying circular pressure p = 0 70MPa. The obtained values of critical compressive stress and residual stress permitted to calculate the internal friction angle of intact and fractured rocks. The angle was calculated using the parabolic envelope of Mohr s circles method. It was showed that the value of internal friction angle depends not only on the type of rock lithologic but also on the state of rock (intact, fractured) and on the depth of occurring. Przekazano: 30 marca 2005 r. 491