ROTACJA – nowy projekt realizowany w KGHM CUPRUM

W ramach programu Narodowego Centrum Nauki OPUS-29, w KGHM CUPRUM realizowany jest projekt „Sprzężone oddziaływanie rotacyjno-translacyjnego ruchu sejsmicznego na dynamiczną stateczność obiektów ziemnych: hybrydowe ujęcie sejsmomechaniczne”.

Celem projektu jest opracowanie i przetestowanie nowego podejścia do analizy stateczności dużych obiektów geotechnicznych, uwzględniającej pełne spektrum ruchów sejsmicznych – tzw. 6-DoF (ang. six degrees of freedom), tj. trzy składowe translacyjne i trzy składowe rotacyjne. Projekt będzie innowacyjny ze względu na integrację rejestrowanych danych z rzeczywistych zdarzeń sejsmicznych, zawierających informacje nie tylko o kierunku i sile drgań, ale również o czasie ich trwania oraz strukturze częstotliwościowej. Kluczową częścią badań będzie zastosowanie specjalistycznych, elektrochemicznych czujników rotacyjnych, umożliwiających pomiar obrotowych składników ruchu gruntu. To technologia rzadko wykorzystywana w praktyce inżynierskiej, ale posiadająca ogromny potencjał do poprawy jakości analizy ryzyka.

Jednym z aspektów, który chcemy badać w trakcie realizacji projektu jest charakterystyka fal rotacyjnych, które są jedną ze składowych fali sejsmicznej. LGOM jest doskonałym poligonem badawczym ze względu na występującą tu aktywność sejsmiczną – mówi kierownik projektu dr inż. Lech Stolecki.

Rejestracje pozyskane z czujników pomiarowych zostaną poddane specjalistycznej analizie, umożliwiającej pozyskanie danych, które zostaną wykorzystane w nowej metodzie oceny stateczności. Z reguły, obecnie stosowane metody oceny stabilności wciąż opierają się na uproszczonych założeniach. W zdecydowanej większości analiz wykorzystuje się tzw. metodę granicznej równowagi (MRG), która – choć sprawdzona w warunkach statycznych – nie uwzględnia wielu kluczowych parametrów dynamicznych. Przede wszystkim, metoda ta bazuje wyłącznie na szczytowej amplitudzie drgań i jednocześnie pomija takie parametry jak czas trwania czy częstotliwość drgań.

Co więcej, obecnie stosowane metody obliczeniowe całkowicie ignorują komponenty rotacyjne ruchu gruntu i wykorzystują tylko translacyjne zapisy drgań – dodaje współautor projektu dr inż. Krzysztof Fuławka.

Tymczasem, najnowsze badania pokazują, że w tzw. bliskim polu falowym (czyli w bezpośrednim sąsiedztwie źródła drgań), ruchy obrotowe mogą znacząco wpływać na rozkład sił w gruncie
i w konsekwencji – na mechanizmy utraty stateczności.

Projekt łączy pomiary sejsmiczne 6-DoF, analizę sygnałów oraz modelowanie numeryczne, a jego wyniki mogą przyczynić się do rozwoju metod oceny bezpieczeństwa obiektów geotechnicznych
i infrastruktury narażonej na oddziaływania sejsmiczne.