Influence of Structural Features and Fracture Processes on Surface Roughness: A Case Study from the Krosno Sandstones of the Górka–Mucharz Quarry (Little Beskids, Southern Poland)

Open access

Abstract

The paper presents the results of analysis of surface roughness parameters in the Krosno Sandstones of Mucharz, southern Poland. It was aimed at determining whether these parameters are influenced by structural features (mainly the laminar distribution of mineral components and directional distribution of non-isometric grains) and fracture processes. The tests applied in the analysis enabled us to determine and describe the primary statistical parameters used in the quantitative description of surface roughness, as well as specify the usefulness of contact profilometry as a method of visualizing spatial differentiation of fracture processes in rocks. These aims were achieved by selecting a model material (Krosno Sandstones from the Górka-Mucharz Quarry) and an appropriate research methodology. The schedule of laboratory analyses included: identification analyses connected with non-destructive ultrasonic tests, aimed at the preliminary determination of rock anisotropy, strength point load tests (cleaved surfaces were obtained due to destruction of rock samples), microscopic analysis (observation of thin sections in order to determine the mechanism of inducing fracture processes) and a test method of measuring surface roughness (two- and three-dimensional diagrams, topographic and contour maps, and statistical parameters of surface roughness). The highest values of roughness indicators were achieved for surfaces formed under the influence of intragranular fracture processes (cracks propagating directly through grains). This is related to the structural features of the Krosno Sandstones (distribution of lamination and bedding).

[1] BOBROWSKA A., Badania ultradźwiękowe w ocenie deterioracji skał, Geologia. Kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej, 2009, 35(2/1), 633-639.

[2] DOMONIK A., Textural rock anisotropy as a result of load memory exemplified by Cergowa sandstones from Komańcza, Geologija - Vilnius, 2008, 50, 121-125. DOI: 10.6001/geologija.v50ipriedas.1572.

[3] DOMONIK A., Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część VI. Centralne Karpaty zachodnie, t. 13 and t. 14, Warsaw, Poland: Zakł. Geomech. IHiGI. Wyd. Geol. UW, 2012.

[4] DZIEDZIC A., Structural control on fracture toughness (brittle cracking) in the Krosno Sandstones of Mucharz, southern Poland, Geological Quarterly, 2003, 47, 21-28.

[5] DZIEDZIC A., Ocena cech strukturalnych piaskowców krośnieńskich z Mucharza (Beskid Mały) na podstawie pomiarów prędkości ultradźwiękowej fali podłużnej, Przegląd Geologiczny, 2005, 53(7), 601-604.

[6] ŁUKASZEWSKI P., Odkształcalność piaskowców fliszowych w złożonym stanie naprężeń, Wyd. UW, Warsaw, Poland, 2013.

[7] PINIŃSKA J., Procesy kruchego pękania w skałach osadowych przy jednoosiowym ściskaniu ze stałą prędkością odkształcania, Przegląd Geologiczny, 1995, 43(7), 546-553.

[8] PINIŃSKA J., PŁATEK P., Badania ultradźwiękowe w ocenie wytrzymałości skał, Górnictwo Odkrywkowe, 2002, 44(2/3), 89-96.

[9] PINIŃSKA J., Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część IV. Karpaty Fliszowe, t. 7. Katalog, Zakł. Geomech. IHiGI. Wyd. Geol. UW, Warsaw, Poland, 2003.

[10] PINIŃSKA J., Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część IV. Karpaty Fliszowe, t. 8. Objaśnienia i interpretacja, Zakł. Geomech. IHiGI. Wyd. Geol. UW, Warsaw, Poland, 2004.

[11] PINIŃSKA J., DZIEDZIC A., Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część V. Region lubelski. t. 10. Objaśnienia i interpretacje, Wyd. Geol. UW, Warsaw, Poland, 2007.

[12] PININSKA J., DZIEDZIC A., Volume density and longitudinal wave velocity changes of the Ciezkowice and Krosno flysch sandstones under high pressure and temperature in the triaxial test condition, Archives of Civil Engineering, 2011, 57(1), 73-85.

Studia Geotechnica et Mechanica

The Journal of Wrocław University of Science and Technology and AGH University of Science and Technology

Journal Information

CiteScore 2017: 0.14

SCImago Journal Rank (SJR) 2017: 0.131
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2017: 0.448

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 86 86 11
PDF Downloads 25 25 4