Niniejsza monografia w syntetycznym ujęciu przedstawia specyfikę oraz podstawowe aspekty modelowania i obliczania odpowiedzi dynamicznej ziemnych budowli hydrotechnicznych narażonych na działania sejsmiczne i parasejsmiczne pochodzenia górniczego. Zawiera przykłady praktycznej realizacji modelowania i obliczeń odpowiedzi dynamicznej dwóch zlokalizowanych na terenie Polski obiektów, które przeszły historię obciążeń wynikających z wystąpienia naturalnych bądź indukowanych działalnością górniczą zjawisk sejsmicznych. Zaprezentowane tu wyniki badań mają zarówno wartość poznawczą, jak i praktyczną- mogą bowiem znaleźć zastosowanie w diagnostyce dynamicznej ziemnych obiektów hydrotechnicznych.
"W moim przekonaniu książka stanowi ważną pozycję w polskim piśmiennictwie naukowym i technicznym z zakresu dynamiki ziemnych budowli hydrotechnicznych. Temat jest interesujący zarówno od strony naukowej, jak i praktycznej, zwłaszcza w warunkach polskich, gdzie brakuje nowoczesnych, syntetycznych ujęć podjętej problematyki. Autorka relacjonuje dotychczasową wiedzę z zakresu modelowania zachowania się ziemnych budowli hydrotechnicznych poddanych wymuszeniom sejsmicznym i parasejsmicznym wykorzystując do tego obszerny i wyczerpujący zestaw źródeł. Na tym tle prezentuje wyniki szeroko zakrojonych badań własnych dotyczących dwóch różnych co do rodzaju, dużych obiektów piętrzących, co podnosi naukowe i praktyczne walory publikacji".
Prof. dr hab. inż. Zbigniew Kledyński Przewodniczący Sekcji Konstrukcji Hydrotechnicznych KILiW PAN
Joanna Dulińska, profesor Politechniki Krakowskiej. Specjalizuje się w dynamice budowli, a w szczególności w zagadnieniach wpływów sejsmicznych i parasejsmicznych na budowle wielkogabarytowe, takie jak: obiekty hydrotechniczne, mosty, konstrukcje powłokowe i rurociągi. Rozwijając warsztat teoretyczny, prowadzi równolegle badania eksperymentalne budowli. Opracowała własne procedury pomiarowe do weryfikacji charakterystyk dynamicznych obiektów i odpowiedzi dynamicznej budowli na wymuszenia sejsmiczne i parasejsmiczne. Brała udział w przygotowaniu wielu ekspertyz związanych z diagnostyką dynamiczną obiektów i oceną wpływu drgań na pracę konstrukcji. Jest członkiem Polskiej Grupy Inżynierii Sejsmicznej i Parasejsmicznej oraz Sekcji Konstrukcji Hydrotechnicznych Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN.
SPIS TREŚCI:
1. Wstęp 7
2. Sejsmiczność naturalna na terenie Polski 13
2.1. Ryzyko sejsmiczne Europy Środkowej i Północnej 13
2.2. Monitoring zagrożenia sejsmicznego Polski 17
3. Sejsmiczność indukowana działalnością górniczą na terenie Polski 19
3.1. Przyczyny występowania sejsmiczności indukowanej działalnością górniczą 19
3.2. Charakterystyka wstrząsów górniczych w obszarach GZW i LGOM 21
4. Ziemne budowle hydrotechniczne na terenie Polski wybrane do analizy dynamicznej 25
4.1. Zapora ziemna z rdzeniem iłowym w Czorsztynie-Niedzicy 25
4.1.1. Konstrukcja i geometria zapory ziemnej 25
4.1.2. Właściwości fizyczne i mechaniczne podłoża zapory 27
4.2. Składowisko odpadów poflotacyjnych 30
4.2.1. Geomorfologia terenu i geometria składowiska 30
4.2.2. Budowa geologiczna podłoża składowiska 33
5. Wybrane aspekty modelowania ziemnych budowli hydrotechnicznych poddanych wymuszeniom kinematycznym 35
5.1. Pakiety obliczeniowe stosowane do analiz odpowiedzi dynamicznej ziemnych budowli hydrotechnicznych 35
5.2. Kryteria doboru modelu konstytutywnego i stałych fizykomechanicznych gruntu 37
5.2.1. Przyjęte stałe fizykomechaniczne elementów konstrukcyjnych zapory ziemnej i ich weryfikacja 46
5.2.2. Przyjęte stałe fizykomechaniczne elementów konstrukcyjnych składowiska odpadów i ich weryfikacja 49
5.3. Uwzględnienie przestrzennej pracy budowli. Kryteria doboru dwu- lub trójwymiarowych modeli obiektów 52
5.4. Dobór typu i wielkości elementów skończonych 59
5.5. Uwzględnienie współpracy budowli z podłożem 61
5.6. Uwzględnienie współpracy wody piętrzonej w zbiorniku 66
6. Wybrane aspekty modelowania wymuszenia kinematycznego w obliczeniach odpowiedzi dynamicznej ziemnych budowli hydrotechnicznych 69
6.1. Równania ruchu układu dyskretnego poddanego wymuszeniu kinematycznemu 69
6.2. Wymuszenia kinematyczne w analizach dynamicznych ziemnych budowli hydrotechnicznych 71
6.2.1. Maksymalne amplitudy przyspieszeń i dominujące częstotliwości drgań powierzchni 71
6.2.2. Wyznaczenie przyspieszeń drgań podłoża zwięzłego 73
6.2.3. Uwzględnienie nierównomierności wymuszenia kinematycznego 74
6.3. Modele wymuszenia kinematycznego przyjęte w analizie dynamicznej zapory ziemnej i składowiska odpadów 78
6.4. Wstrząs sejsmiczny na Podhalu przyjęty jako wymuszenie kinematyczne w analizie odpowiedzi dynamicznej zapory ziemnej w Czorsztynie-Niedzicy 79
6.4.1. Przebiegi czasowe prędkości drgań gruntu zarejestrowane w czasie wstrząsu sejsmicznego 80
6.4.2. Wyznaczenie prędkości propagacji fali w podłożu 82
6.5. Wstrząs górniczy zarejestrowany na obiekcie przyjęty jako wymuszenie kinematyczne w analizie odpowiedzi dynamicznej składowiska odpadów 84
6.5.1. Monitoring drgań składowiska odpadów 84
6.5.2. Lokalizacja epicentrów drgań w stosunku do obwałowania, energia wstrząsów oraz dominujące częstotliwości drgań powierzchni 86
6.5.3. Przebiegi czasowe przyspieszeń drgań gruntu zarejestrowane w czasie wstrząsu górniczego 89
6.5.4. Wyznaczenie drgań podłoża zwięzłego na głębokości 106 m pod składowiskiem odpadów 92
6.5.5. Relacje tłumienia drgań w rejonie składowiska 97
6.5.6. Prognoza granicznych wielkości amplitud przyspieszeń drgań i pasm dominujących częstotliwości 98
7. Zestawienie stosowanych w dynamice modeli obliczeniowych wybranych ziemnych budowli hydrotechnicznych 101
8. Charakterystyki dynamiczne wybranych ziemnych budowli hydrotechnicznych w Polsce na tle współczesnych badań teoretycznych i doświadczalnych 111
8.1. Zestawienie częstotliwości drgań własnych wybranych ziemnych budowli hydrotechnicznych - studium literatury 111
8.2. Częstotliwości i postaci drgań własnych zapory ziemnej w Czorsztynie-Niedzicy i ich weryfikacja 116
8.3. Częstotliwości i postaci drgań własnych składowiska odpadów poflotacyjnych i ich weryfikacja 119
8.3.1. Wpływ przyjęcia dwu- lub trójwymiarowego modelu na częstotliwości i postaci drgań własnych 119
8.3.2. Wpływ uwzględnienia współpracy podłoża na częstotliwości drgań własnych 120
8.4. Parametry tłumienia wybranych ziemnych budowli hydrotechnicznych - studium literatury 124
8.5. Parametry tłumienia zapory ziemnej w Czorsztynie-Niedzicy i składowiska odpadów na tle parametrów przyjmowanych przez innych autorów 127
9. Wybrane aspekty obliczeń odpowiedzi dynamicznej w świetle doboru modeli obliczeniowych obiektów i wymuszeń kinematycznych 129
9.1. Wybór rodzaju analizy 129
9.2. Kryteria oceny odpowiedzi dynamicznej wybranych obiektów hydrotechnicznych 131
9.2.1. Wielkości wybrane do analiz porównawczych i do oceny odpowiedzi dynamicznej 131
9.2.2. Punkty wybrane do analizy zapory ziemnej 132
9.2.3. Punkty wybrane do analizy składowiska odpadów 133
9.3. Porównanie odpowiedzi dynamicznych ziemnych budowli hydrotechnicznych otrzymanych w wyniku analizy dwu- i trójwymiarowej 135
9.4. Porównanie odpowiedzi dynamicznych ziemnych budowli hydrotechnicznych otrzymanych z zastosowaniem różnych modeli wymuszenia kinematycznego 137
9.4.1. Wpływ uwzględnienia nierównomierności wymuszenia kinematycznego na odpowiedź dynamiczną składowiska 137
9.4.2. Wpływ uwzględnienia redukcji amplitud przyspieszeń drgań ze zwiększeniem odległości od źródła drgań na odpowiedź dynamiczną składowiska 140
9.4.3. Zależność odpowiedzi dynamicznej zapory ziemnej od prędkości fali w podłożu 142
10. Ocena odpowiedzi dynamicznych wybranych budowli hydrotechnicznych na wpływy sejsmiczne i parasejsmiczne 147
10.1. Ocena odpowiedzi dynamicznej zapory ziemnej w Czorsztynie-Niedzicy na wstrząs sejsmiczny 147
10.2. Ocena odpowiedzi dynamicznej składowiska odpadów na wstrząs górniczy 149
10.3. Porównanie uzyskanych wyników odpowiedzi dynamicznych ziemnych budowli hydrotechnicznych z wynikami badań teoretycznych i doświadczalnych innych autorów 152
11. Podsumowanie 161
11.1. Wnioski odnośne do poprawności przyjętych modeli obliczeniowych budowli i wymuszenia kinematycznego 161
11.2. Wytyczne dla praktyki inżynierskiej 163
Literatura 165
