Poszukujemy pod ziemią miejsca na zbiornik ciekłego argonu do detekcji neutrin.

1. Jarosław Ślizowski, Kazimierz UrbańczykDługotrwała stateczność komór w kopalniach soli kamiennejWstępne wyniki symulacjigeomechanicznychwielkiej komory solnej

2. Poszukujemy pod ziemią miejsca na zbiornik ciekłego argonu do detekcji neutrin. Przewidywana objętość zbiornika - 70 000 m3 żywotność – 30 lat Czy możliwe jest ulokowanie takiego wyrobiska w kopalni solina głębokości rzędu 900-1000 m ppt.?

3. Komory w KPMG Mogilno

4. Komory w wysadzie Góra

5. Sól kamienna stanowi ośrodek reologiczny sprężysto – plastyczno - lepki Decydującą rolę mają odkształcenia pełzania Które rozwijają się w czasie nawet przy niezmienionym poziomie naprężeń.

6. s > 40% Rc s < 20% Rc • Schematyczny przebieg próby pełzania dla różnych obciążeń

7. Szybkość pełzaniai wytrzymałość długotrwała są określone równaniami typu: F({s} , {e} , t , T , f ) = 0 {s} - naprężenia (tworzące tensor drugiego rzędu) {e} - odkształcenia (tworzące tensor drugiego rzędu) t - czas T - temperatura f - parametry strukturalne i wilgotność

8. Wstępna analiza stateczności takiego wyrobiska w złożu soli wykonana została w r. 2004 w IGSMiE PAN Rozpatrzono : 2 kształty wyrobiska2 warianty współczynników w prawie pełzania daje to 4 modele Obliczenia wykonano dla 7 głębokości spągu komoryod 400 do 1000 m ppt. Razem 28 wariantów obliczeniowych

9. Odkształcenia pełzania (1) sef- naprężenie efektywne (Hubera) sij - dewiator naprężeń - szybkość odkształceń pełzania efektywnych dt - przedział czasowy

10. Odkształcenia pełzania (2) Prawo Nortona (pełzanie stacjonarne) Q- wolna energia aktywacji, R - 8,3144 Jmol-1K-1 – stała gazowa, T - temperatura w skali bezwzględnej [°K], A, n - stałe empiryczne

11. Odkształcenia pełzania (3) Przyjęte wartości: Q/R = 5500 K T = 0.03 H + 285 K Model 1, 3 A = 0.2417 n = 3.5 Model 2, 4 A = 7.642 ∙10-3 n = 5.0

12. Rozpatrywanekształty komory • położenie spągu: • 400 m ppt. • 500 m ppt. • 600 m ppt. • 700 m ppt. • 800 m ppt. • 900 m ppt. • 1000 m ppt.

13. Maksymalne wartości początkowych sef i eef w stropie komory

14. Rozkład początkowy odkształceń efektywnych (sprężysto-plastyczny) komora posadowiona 1000 m ppt. eef ‰ modele 1 i 2 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. modele 3 i 4 Wariant 1 i 2 Wariant 3 i 4

15. Rozkład początkowy odkształceń efektywnych (sprężysto-plastyczny) komora posadowiona 1000 m ppt. sef MPa modele 1 i 2 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. modele 3 i 4

16. Zmiana w czasie maksymalnych szybkości odkształceń efektywnych w stropie komory

17. Zmiana w czasie maksymalnych naprężeń efektywnych w stropie komory

18. Maksymalne wartości po 15 latache’ef w stropie komory

19. Maksymalne wartości po 15 latachsef w stropie komory

20. 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. e’ef [‰]/rok model 1 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. model 2

21. 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. e’ef [‰]/rok model 3 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. model 4

22. 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. sef MPa model 1 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. model 2

23. 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. sef MPa model 3 1000 m ppt. 700 m ppt. 400 m ppt. model 4

24. Wpływ głębokości na maksymalną szybkość odkształceń efektywnych w stropie komory

25. Wpływ głębokości na maksymalne naprężenie efektywne w stropie komory

26. Wytrzymałość krótkotrwała w testach konwencjonalnego 3-osiowego ściskaniaw zależności od ciśnienia bocznego

27. Odkształcenie niszczące w testach konwencjonalnego 3-osiowego ściskaniaw zależności od ciśnienia bocznego

28. Kryteria wytrzymałościowe • naprężeniowe s3 > 0 • (1) • (2) •  • (3) • odkształceniowe • (4)

29. Wpływ głębokości na stateczność komory (1)

30. Wpływ głębokości na stateczność komory (2)

31. Maksymalne głębokości bezpieczne wg kryteriów

32. Końcowe konkluzje • Możliwe wykonanie rozpatrywanej komorydo głębokości ok. 700 m ppt. (zawsze), • Na głębokości ok. 1000 m ppt. tylko w raziekorzystnych własności górotworu solnego i przy zastosowaniu zabezpieczeń, • W razie zainteresowania wykonaniem komory, potrzebne są badania geomechaniczne (w tym reologicznych) prób z miejsca lokalizacji komory i wszechstronna analiza dotychczasowych badań i pomiarów in situ.

33. Konieczne badania • Badania wytrzymałościowe i testy pełzaniaw warunkach 3-osiowego wydłużania prób (CTE), • Próbne modelowania zachowania się istniejących już wyrobisk, • Opracowanie prawa pełzania dla skał w sąsiedztwie komory i kryterium wytężeniowego,

34. Szanse sukcesu ? • Spore, biorąc pod uwagę: • W obliczeniach kryteria stateczności były bardzo ostre • Pod solą i ponad solą zalegają warstwy sztywne, • pominięto ich obecność w obliczeniach • Niezależne obliczenia jakie wykonał prof. Pytel • (model soli uproszczony, ale uwzględniono warstwy sztywne) • dał dość optymistyczne wyniki