Geomechanika

obowiązkowe

Student powinien posiadać:

- znajomość procesów geodynamicznych,

- umiejętność rozpoznawania minerałów i skał,

- umiejętność kartowania i interpretacji zawartości map tematycznych,

- znajomość modelowania numerycznego,

- znajomość podstaw statystyki.

Geomechaniczne cechy skały i masywu skalnego. Systemy wskaźnikowej charakterystyki cech masywu skalnego (RQD, Q, GSI, JCR). Rodzaje i skala zagrożeń stateczności oraz skala przekształceń geośrodowiskowych masywu skalnego w otoczeniu realizowanych obiektów podziemnych oraz problemy deterioracji obiektów naziemnych. Etapy i cele rozpoznania warunków geologiczno-inżynierskich powierzchniowych i wgłębnych. Właściwości geomechaniczne masywu skalnego i skały. Pojęcie naprężeń pierwotnych i wtórnych. Podstawy teorii sprężystości, plastyczności i kruchego pękania. Podstawy oceny stanu naprężeń wokół podziemnego wyrobiska inżynierskiego. Badania in situ, otworowe, szczelinowanie hydrauliczne, metoda „breakaut”, badania wytrzymałościowe i ultradźwiękowe. Niecka osiadania nad wyrobiskami górniczymi, zapadliska, podtopienia terenu. Metody przeciwdziałania zagrożeniom naturalnym i antropogenicznym górotworu skalnego na powierzchni, w strefie przypowierzchniowej i na dużych głębokościach.

Program wykładu:

1. Zadania geomechaniki. Interdyscyplinarność diagnoz, prognoz, ekspertyz i projektów wynikająca z kompleksowej analizy geologicznej. Naziemne i podziemne obiekty inżynierskie. Historia wiedzy i przykłady realizacji obiektów współczesnych i historycznych.

2. Geomechaniczne cechy skały i masywu skalnego in situ. Zróżnicowanie geologiczne wpływające na geomechaniczną ocenę właściwości górotworu. Uwarunkowania globalne oraz w skali kraju, inżynierskich przeszłych, współczesnych i przyszłych potrzeb inwestycyjnych. Rozwój wiedzy teoretycznej, techniki i technologii.

3. Analizy nieciągłości masywu skalnego. Szczelinowatość. Pojęcie chropowatości. Badania terenowe, otworowe i w podziemnych laboratoriach badawczych (URL). Geologiczne, inżynierskie i teoretyczne systemy klasyfikacji nieciągłości masywu. Wytyczne norm PN- EN ISO. Ogólnie przyjęte, klasyczne systemy wskaźnikowej charakterystyki cech masywu skalnego (RQD, RM, GSI, JCR) - klasyfikacje Bieniawskiego, Bartona, Hoecka i Browna.

4. Rodzaje obiektów inżynierskich realizowanych w masywach skalnych. Podział metod eksploatacji złóż surowców i ich wymogi względem stateczności masywu skalnego. Rodzaje i skala zagrożeń stateczności oraz skala przekształceń geośrodowiskowych masywu skalnego w otoczeniu realizowanych obiektów podziemnych oraz problemy deterioracji obiektów naziemnych.

5. Metodologia i etapy projektowania. Etapy i cele rozpoznania warunków geologiczno-inżynierskich powierzchniowych i wgłębnych. Zastosowanie kartograficznych metod zdalnych i bezpośrednich, geologiczno-inżynierskie rozpoznanie powierzchniowe i wgłębne, pobieranie prób skalnych, opróbowanie rdzeni wiertniczych, przygotowywanie programu badań laboratoryjnych niszczących i nieniszczących.

6. Właściwości geomechaniczne masywu skalnego i skały. Metody ich oceny. Prognozy zależności między cechami fizycznymi skał w warunkach naturalnych i sztucznych na powierzchni, w płytkich wyrobiskach oraz na dużych głębokościach. Parametry projektowe. Zróżnicowanie metodyki ich wyznaczania w zależności od rodzaju obiektu inżynierskiego (surowce budowlane, budownictwo hydrotechniczne, górnictwo naziemne i podziemne, tunelowanie drogowe, podziemne magazyny odpadów i surowców, kamienne obiekty zabytkowe).

7. Pojęcie naprężeń pierwotnych i wtórnych. Stosowanie metod symulacyjnych do oceny deformacji górotworu w górnictwie podziemnym i skalnym górnictwie naziemnym. Podstawy teorii sprężystości, plastyczności i kruchego pękania. Podstawy oceny stanu naprężeń wokół podziemnego wyrobiska inżynierskiego. Strefy deformacji. Niecki osiadania na powierzchni.

8. Możliwości oraz metody badawcze oceny naprężeń geologicznych w masywie skalnym. Podstawy teoretyczne. Metody badań in situ, otworowe, szczelinowanie hydrauliczne, metoda „breakaut”, badania laboratoryjne wytrzymałościowe, ultradźwiękowe i strukturalne.

9. Zagrożenia geologiczno-inżynierskie naturalne i antropogeniczne i ich oddziaływanie na warunki zagospodarowania górotworu w warunkach długotrwałych i krótkotrwałych. Problemy wzajemnego oddziaływania infrastruktury naziemnej i podziemnej. Niecka osiadania nad wyrobiskami górniczymi, zapadliska, podtopienia terenu. Stare zroby i inne przejawy podziemnego górnictwa historycznego. Metody rozpoznania. Wyznaczanie stref bezpiecznych oraz stref zagrożonych.

10. Techniczne metody przeciwdziałania zagrożeniom naturalnym i antropogenicznym górotworu skalnego na powierzchni, w strefie przypowierzchniowej i na dużych głębokościach.

11. Problemy adaptacji, rewitalizacji i konserwacji podziemnej i naziemnej infrastruktury górniczej, utylizacja zaniechanych otworów wiertniczych, ustalenie wymagań dla przystosowania ich do celów przemysłowych, komunalnych, monumentalnych i badawczych (URL). Zasoby energii geotermicznej masywów skalnych. Metody ich wykorzystania w odniesieniu do masywów skalnych naturalnych i w likwidowanych kopalniach podziemnych i haldach. Niezbędne parametry ich oceny geomechanicznej.

Z. Glazer, J. Malinowski. 1991. Geologia i geotechnika dla inżynierów budownictwa. PWN Warszawa.

E. Hoek. 2007. Practical Rock Engineering.

A. Kidybiński. 1982. Podstawy Geotechniki Kopalnianej. Wyd. Śląsk

J. Liszkowski. J. Stochlak. 1976. Szczelinowatość masywów skalnych. Wyd. Geologiczne

M. Nieć. Geologia kopalniana. 1982. Wyd. Geologiczne

J. Pinińska. Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał tomy: 1, 3, 5, 7, 9. Wyd. IHiGI

J. Pinińska (Red.). 2009. Baza danych geomechanicznych właściwości skał. Zakład Geomechaniki UW. Warszawa.

Po ukończeniu przedmiotu student:

W obszarze wiedzy:

K_W01 – dostrzega wielorakie związki między składowymi środowiska przyrodniczego,

K_W02 - zna problemy i metody badawcze z dziedziny nauk przyrodniczych,

K_W06 - ma wiedzę na temat parametrów ośrodka gruntowego dla celów projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych, podziemnych, kubaturowych drogowych,

K_W09 - przewiduje skutki ingerencji człowieka w środowisko przyrodnicze (gruntowo-wodne, skał i złóż, gospodarki odpadami, zagrożeń dla środowiska, rekultywacji i rewitalizacji obszarów zdegradowanych),

K_W12 - zna modele opisujące środowisko geologiczne,

K_W16 - ma wiedzę na temat kartowania struktur geologicznych dla celów poszukiwania i eksploatacji wód podziemnych, złóż rud metali i węglowodorów, rozpoznawania krasu i in. metodami geofizycznymi,

K_W17 - zna zakres geologicznej i geofizycznej obsługi wierceń, zróżnicowane metody prac wiertniczych i wymagania dotyczące koniecznych uprawnień geologicznych.

W obszarze umiejętności:

K_U01 - wykonuje i opisuje proste zadanie badawcze indywidualnie i zespołowo,

K_U02 - dobiera właściwą metodologię do rozwiązania problemu badawczego lub projektowego,

K_U08 - identyfikuje słabe i mocne strony standardowych działań podejmowanych dla rozwiązania problemów inżynierskich i środowiskowych,

K_U09 - sporządza proste raporty oraz wytyczne do ekspertyz na podstawie zebranych danych,

K_U11 - planuje zawodową karierę i stosuje zasady rozwoju zrównoważonego w pracy własnej,

K_U12 - planuje i wykorzystuje odpowiednie metody i techniki do rozwiązania zadanego problemu w geoinżynierii.

W obszarze kompetencji społecznych:

K_K01 - skutecznie komunikuje się w mowie i na piśmie ze społeczeństwem i specjalistami z różnych dziedzin w zakresie geoinżynierii,

K_K02 - docenia rolę edukacji praktycznej, ekologicznej i zdrowotnej,

K_K03 - doskonali swoje umiejętności zawodowe,

K_K04 - jest przygotowany do podjęcia pracy zawodowej związanej z geologią stosowaną,

K_K08 - docenia wagę modelowania matematycznego przy opisie zjawisk przyrodniczych,

K_K09 - rozumie potrzeby poszukiwania nowych technologii,

K_K12 - dba o rzetelność i wiarygodność swojej pracy.

Wymagania na egzaminie:

- znajomość materiału przedstawionego na wykładach,

- znajomość wiedzy zdobytej w trakcie ćwiczeń.

Egzamin pisemny obejmujący zakres zagadnień z wykładów i ćwiczeń.