Effect of gravity-induced stress on sandstone erosion: physical and numerical modelling
Project goals
Weathering of sandstone is a widely studied topic by scientists from a number of geological, geomorphological and stone conservation disciplines. This research project is focused on a detailed study of the effect of gravity induced stress on the weathering of natural and artificial sandstone monuments. The fundamental concept – negative feedback between stress and erosion – has been published by us in 2014 in Nature Geoscience journal. A number of issues from this paper, however remain to be resolved. In this research project, elaborate 3D physical and numerical models of both sandstone landforms and man-made monuments (such as the monuments of the ancient town of Petra, Jordan) will be set up. A physically-based model for sandstone degradation will be developed, implemented in the finite element code and used in analyses of various natural and man-made sandstone forms. The effect of load on the erosion rate will be studied experimentally on various natural cemented sandstones. The effect of stress will also be studied on the evolution of open fracture porosity in sandstone aquifers.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
Geologický ústav AV ČR, v. v. i.
Univerzita Karlova / Přírodovědecká fakulta
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-19459S
Alternative language
Project name in Czech
Vliv napětí daného gravitací na erozi pískovce: fyzikální a numerické modelování
Annotation in Czech
Zvětrávání pískovce je předmětem intenzivního studia v řadě geologických a geomorfologických oborů a též v památkové péči. Výzkumný projekt je zaměřen na detailní studium vlivu horninového napětí indukovaného gravitací na zvětrávání přírodních a umělých pískovcových útvarů. Základní koncept – negativní zpětná vazba mezi napětím a erozí - byl námi publikován v roce 2014 v časopise Nature Geoscience. Řada otázek nicméně zůstává prozatím nevyřešena. V rámci tohoto projektu budou vytvořeny propracované 3D fyzikální a numerické modely jak pískovcových forem, tak monumentů vytvořených člověkem (např. monumenty v starověké Petře, Jordánsko). Bude vyvinut model rozpadu pískovce založený na fyzikálních procesech, který bude implementován do modelu konečných prvků a využit k analýze různých přírodních a umělých forem. Vliv zatížení na rychlost eroze bude studován experimentálně na různých typech cementovaných pískovců. Bude posouzen vliv napětí na vývoj otevřené puklinové porozity v pískovcových kolektorech.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project was focused on a detailed study of the effect of gravity induced stress on the weathering of natural and artificial sandstone monuments. The results of the project were published in 6 papers in top-rated journals (5xQ1,Q2). Project fostered an international collaboration and contributed to education of several PhD students.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 16, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
5,429 thou. CZK
Public financial support
5,416 thou. CZK
Other public sources
13 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 429 CZK thou.
Public support
5 416 CZK thou.
99%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
DB - Geology and mineralogy
Solution period
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018