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By Ch. Schroeder, F. Collin, R. Charlier, Y. J. Cui

The paper proposes two numerical models ot the mechanical behaviour of chalk. First, an elasto-plastic constitutive law reproduces the different plastic mechanisms of the chalk and the influence of pore fluids by introducing the concept of suction. Secondly, a model able to reproduce time dependence behaviour. Eventually, the paper gives a simulation of an academic reservoir during depletion and waterflooding phase. Der Artikel stellt zwei numerische Modelle des mechanischen Verhaltens der Kreide vor. Das erste ist ein elasto-plastisches Modell, das verschiedene plastische Mechanismen der Kreide und den Einfluss von Porenflüssigkeit, unter dem Begriff der Suktion, reproduziert. Das zweite Modell berücksichtigt darüberhinaus das zeitabhängige Verhalten. Schliesslich zeigt die Veröffentlichung eine Simulation einer theoretischen Lagerstätte während der Entleerung und der Wasserinjektion. L'article propose deux modèles numériques du comportement mécanique de la craie. Le premier est une loi élasto-plastique qui reproduit les différents mécanismes plastiques de la craie et l'influence du fluide interstitiel par l'introduction de la notion de succion. Le second est un modèle prenant en compte les effets différés. Enfin, l'article présente une simulation d'un réservoir académique durant les phases de déplétion et d'injection d'eau.

Jan 1, 2003

By D. P. Penswick

The Palabora open pit is scheduled to cease operations in 2002. While the ore body continues below the bottom of the final pit shell, the stripping ratio precludes further economic open pit mining. Palabora Mining Company has investigated various means of continuing copper production, and has determined that an underground mine is the best solution. Board approval to commence construction of the mine has been granted and shaft sinking is underway. First production is planned for the year 2000 and full production of 30 000 t/d will be achieved by the end of the year 2002. [ ] Mechanised block caving will be the mining method employed at Palabora. The cave will be initiated by excavating a thin horizontal slice known as the undercut. Removal of the undercut will induce stresses which cause the rockmass overhead to fracture. Fractured rock will gravitate through drawbells to drawpoints on the production level, and be loaded by LHDs for transport to crushers.

Jan 1, 1997

By N. Kinoshita, Y. Inada

The authors have proposed and discussed storage of low temperature materials such as LNG, LPG and frozen food in rock caverns. In this case, as the rock mass around the caverns will receive effects of low temperature, it is necessary to consider the thermal behavior and the stability of caverns. In this study, strength and deformation characteristics obtained by the uniaxial tension test and the compression test at low temperatures were discussed. Using the results, temperature and stress distribution around caverns when LNG was stored, were analyzed. Then thermal behavior of the rock mass around caverns was discussed. Die Autoren haben Lagerung von Niedertemperatur-Materialien wie LNG, LPG und tiefgefrorenen Nahrungsmitteln in Felskavernen vorgeschlagen und diskutiert. Da in diesem Fall die Felsmasse um die Kavernen den Effekten der niedrigen Temperatur ausgesetzt ist, ist es erforderlich, das Thermalverhalten und die Stabilität der Kavernen zu berücksichtigen. In dieser Untersuchung wurden Stärke-und Deformationseigenschaften, die durch ein-axialen Spannungstest und Kompressionstest bei niedrigen Temperaturen erhalten wurden, diskutiert. Mit diesen Ergebnissen wurden Temperatur- und Stressverteilung um die Kavernen bei Lagerung von LNG analysiert. Dann wurde das Thermalverhalten der Felsmasse in der Umgebung der Kavernen diskutiert. Les auteurs proposent et discutent l'entreposage de matériaux à basse température, tels que le GNL, le GPL et des aliments congelés, dans des cavités rocheuses. Comme, dans ce cas, la masse rocheuse entourant la cavité subit les effets des basses températures, il est nécesaire d'étudier le comportement thermique et la stabilité des cavités. Dans cette étude, les auteurs discutent des caractéristiques de résistance et de déformation, obtenues par essai de tension uniaxial et essai de compression à basse température. En se servant des résultats, ils analysent la répartition de la température et des pressions autour des cavités, lors du stockage de GNL. Ils discutent ensuite le comportement thermique de la masse rocheuse autour des cavités.

Jan 1, 2003

By H. Tveit, E. H. Myrhaug, J. K. Tuset

Silicon metal as a commodity material is produced by carbothermic reduction of quartz in electric submerged arc furnaces, where CO2 forms as a by-product. Since 1997 the Norwegian Ferroalloy Producers Association have been engaged in research programmes aiming for reduced CO2-emissions associated with fossil carbon in their processes. One important issue has been to study how charcoal and wood chips perform compared to coal and coke in the silicon process. The ability of the carbon-rich reduction materials to react with SiO-gas is commonly assumed to be of large importance to the performance of the process. Based on laboratory experiments with different carbon materials, combined with estimation of parameters in a mathematical model of the reaction between carbon and SiO-gas, a foundation for a theoretical study of the performance of the carbon materials in a silicon furnace is established.

Jan 1, 2004

By T. Dlokweni

Several Rockmass classification systems have been developed and used in Civil Engineering design and for underground mining operations. Some of these rockmass classification systems have been modified and used in the South African coal mining industry to quantify descriptive geological information for use in coal mine design and roof support selection. The Coal Mine Roof Rating (CMRR) system developed in the USA has been investigated in detail as part of the study. Advantages and disadvantages of the system have been identified by means of underground and surface borehole testing. Investigations into the rating systems in South Africa found that most of the rating systems used in the South African coal mining industry are for planning purposes, and are conducted on borehole cores. This study also highlighted that the rating systems being used are based on geology, and that the human factor plays a major role in the rating systems. To overcome these problems, all the classification systems used in South African coal mines have been benchmarked against impact splitting technique and documented. The best elements of these systems are combined into a new standard system that will be easily used by all mine geologists and rock mechanics engineers. Plusieurs systèmes de classification de la masse rocheuse ont été développés et utilisés dans le Génie Civil et pour les opérations d'exploitation minière souterraine. Certains de ces systèmes de classification de la masse rocheuse ont été modifiés et utilisés dans l'industrie minière sud-africaine pour quantifier l'information géologique descriptive utilisée dans la conception de mines de charbon et la sélection de soutènement du toit. Le système d'Evaluation de Toit de Mine de Charbon (CMRR) développé aux USA a été examiné en détail, comme part de l'étude présente. Tests en surface de trous de mine ont permis d'identifier les avantages et inconvénients du système. Une étude des systèmes d'évaluation en Afrique du Sud a révélé que la plupart des systèmes d'évaluation utilisés dans l'industrie minière sud-africaine sont utilisés pour la planification, et sont menés sur les carottes de trous de mine. L'étude présente a aussi souligné que les systèmes d'évaluation utilisés sont basés sur la géologie, et que le facteur humain joue un rôle majeur dans les systèmes d'évaluation. Pour surmonter ces problèmes, tous les systèmes de classification utilisés en Afrique du Sud ont été référencés en termes de technique de fissuration sur choc, et documentés. Les meilleurs éléments de ces systèmes sont combinés dans un nouveau système standard qui sera utilisé aisément par tous les géologues de mine et les ingénieurs miniers. Verschiedene Gesteinsmassenklassifikationssysteme wurden entwickelt und kamen im Design für Hoch- und Tiefbau und Untertageabbau zum Einsatz. Einige dieser Gesteinsmassen-klassifikationssysteme wurden modifiziert und sind in der südafrikanischen Kohlebergbauindustrie in Verwendung, um beschreibende geologische Informationen für die Anwendung im Design von Kohlebergwerken und der Firstabstützungsauswahl quantitativ zu beschreiben. Das in den USA entwickelte Kohlengrubenfirstbewertungssystem (CMRR) wurde als Teil der Studie im Detail untersucht. Vorteile und Nachteile des Systems sind mittels der Untergrund- und Oberflächenbohrlochprüfung gekennzeichnet worden. Prüfungen der Bewertungssysteme in Südafrika ergaben, daß die meisten Bewertungssysteme die in der südafrikanischen Kohlebergbauindustrie benutzt werden, Planungszwecken dienen und werden anhand von Bohrlochkernen durchgeführt. Diese Studie hob auch hervor, daß die verwendeten Bewertungssysteme auf Geologie basieren und daß der menschliche Faktor eine Hauptrolle in den Bewertungssystemen spielt. Um diese Probleme zu überwinden, wurden alle in südafrikanischen Kohlengruben benutzte Klassifizierungssysteme vergleichsweise in Hinblick auf Spaltschlagtechnik überprüft und dokumentiert. Die besten Elemente dieser Systeme werden in ein neues Standardsystem kombiniert, das leicht von allen Grubengeologen und von Gebirgsmechanikingenieuren benutzt werden kann.

Jan 1, 2003

By P. He

Abstract This paper introduces the test results of dark-gray calcium-shale, discusses the infection of strength characteristic and deformation characteristic due to the angle between structural planes. Keywords calcium-shale, failure form, strength, deformation characteristic, structural planes. Zusammenfassung: basier auf der Anwendung von Problematik des Felsenbauprojektes und Beschaffenheit Felsen unter Beaugnshme auf den Zustand des Druckes von einzeler Welle legt dieser Text dar, wie der Winkel der Schichtstrukturflaeche des schwarzgrau kalziumhaltigen Schieferblocks auf die Zerstoerungs-, Intensitaets- und Deformationseigenschaften einwirkt. Schluesselwoerter: schwarzgrau kalziumhaltigen Schiefer, Zerstoerungseigenschften, Intensitaetseigenschften, Deformationseigenschaften, Flaeche dar Schichtstruktur. Résumé – En fonction de la configuration du massif rocheux sous l’état de la contrainte de pression axiale simple et de la pratique de l’ingénierie de roches, le présent article fait la déscription concernant l’influence de l’inclinaison ? de la couche de structure stratifiée du bloc de schiste calcaire gris noir sur ses caractéristiques de destruction, sa spécificité de résistance ainsi que sa nature de déformation. Mot clés – Schiste calcaire gris noir, Caractéristiques de destruction, Spécificité de résistance, Nature de déformation, Couche de structure stratifiée

Jan 1, 2003

By R. Katzenbach, M. Vogler, U. Adamietz

Abstract The design of deep excavation pits in rock mass is dependent as well on the mechanical properties of the rock mass as for example the orientation and the type of discontinuities like bedding planes, joints and fissures, the length of the discontinuities (persistence), the grade of weathering, the strength of rock mass, and the shear strength in the discontinuities, etc., and also on the respective boundary conditions specific for the project, and here especially the geometrical boundary conditions. The basic mutual influences and interactions between these boundary conditions are explained and exemplary presented at an excavation pit with a depth of 18,5 m, situated at a slope with a surface near groundwater table. Résumé La planification des excavations profondes dépend aussi bien de la qualité mécanique du roc, par exemple la location de la texture de la surface de moindre résistance, le degré de rupture, le degré de décomposition, la dureté du roc et la résistance limitée au cisaillement de la texture de la surface de moindre résistance que des conditions limitées spécifiques pour le projet, ici en particulier des conditions limitées géométriques. Les influences et interactions essentielles et mutuelles entre les conditions limitées isolées seront expliquées et présentées à l’aide d’une excavation 18,5 m de profondeur, située sur une pente où le niveau des eaux souterraines est près de la surface. Kurzfassung Die Planung tiefer Baugruben im Fels hängt sowohl von den mechanischen Eigenschaften des Fels wie z.B. der räumlichen Lage des Trennflächengefüges, dem Durchtrennungsgrad, dem Verwitterungsgrad, der Gesteinsfestigkeit sowie der Scherfestigkeit des Trennflächengefüges als auch von den projektspezifischen Randbedingungen hier insbesondere von den geometrischen Randbedingungen ab. Die wesentlichen gegenseitigen Einflüsse und Interaktionen zwischen den einzelnen Randbedingungen werden aufgezeigt und an einer 18,5 m tiefen Baugrube in Hanglage mit oberflächennahem Grundwasser vorgestellt.

Jan 1, 2003

By M. Hakala

A computer program was developed to simulate transient strains and stresses during an overcoring in the situ stress measurement. The solution is based on superpositioning of elastic stresses. The measured strains can be compared with the calculated ones to check if the measured transient behaviour is accordant with the interpreted in situ state of stress. If not, the in situ state of stress can be calculated based on any transient or final strain values. The transient stresses can be compared with the strength envelope of intact rock and thereby estimate the core damage potential. Technically, the developed code fulfilled all the objectives, and the numerical error was found to be less than 5%. The basic idea can be applied also for different overcoring probes with minor modifications and recalculation of stress tensors. The analysed case studies showed clearly the advance of having an objective and practical quality control method to study the reliability of the in situ stress measurement data. The study was set up and funded by the nuclear waste management companies Posiva Oy ( Finland ) and Svensk Kärnbränslehantering AB ( Sweden ). Un programme informatique a été développé pour simuler des tensions et des contraintes passagères pendant la mesure in situ de contrainte de surcarottage. La solution se fonde sur une superposition de contraintes élastiques. Les contraintes mesurées peuvent être comparées avec celles calculées pour vérifier si le comportement passager mesuré correspond à l'état de contrainte in situ interprété. Sinon, l'état de contrainte in situ peut être calculé à partir de n'importe quelle valeur de contrainte passagère ou finale. Les contraintes passagères peuvent être comparées avec l'enveloppe de force de roche intacte et ainsi il est possible d'évaluer le potentiel de dégâts au noyau. Techniquement le code développé a rempli tous les objectifs, et le taux d'erreur s'est révélé être inférieur à 5 %. L'idée de base peut être appliquée aussi pour différentes expériences de surcarottage avec des modifications mineures et le recalcul de tenseurs de contrainte. Les études de cas analysées ont montré clairement l'avantage d'avoir une méthode de contrôle de qualité objective et pratique pour étudier la fiabilité de données de mesure de contrainte in situ. L'étude a été fondée et financée par les sociétés de gestion de déchets nucléaires Posiva Oy (Finlande) et Svensk Kärnbränslehantering AB (Suède). Es wurde ein Computerprogramm entwickelt, um Transient-Beanspruchungen und Spannungen während eines Überentkernens in situ-Spannung-Messung zu simulieren. Die Lösung beruht auf Superpositionierung von elastischen Spannungen. Die gemessenen Beanspruchungen können mit den berechneten Daten verglichen werden, um nachzuprüfen, ob das abgemessene Transient-Verhalten mit dem interpretierten in situ-Zustand der Spannung übereinstimmt. Wenn nicht, kann der situ-Zustand der Spannung auf irgendwelchen Transient- oder endgültigen Beanspruchungswerten berechnet werden. Die Transiet-Spannungen können mit dem Stärke-Umschlag des intakten Felsens verglichen werden und dadurch ein Kernbeschädigungspotential kalkulieren. Technisch erkannte der entwickelte Code alle Ziele und hat gefunden, dass die numerische Fehler weniger als 5 % waren. Grundsätzlich können auch verschiedene Überentkernen-Untersuchungen mit kleineren Modifizierungen und Wiederberechnung des Spannung-Tensors angewandt werden. Die analysierten Fallstudien zeigten deutlich den Fortschritt, objektive und praktische Qualitätskontrollmethode zu haben, die Zuverlässigkeit in Situ-Spannung-Messung-Daten zu studieren. Die Studie wurde aufgestellt und durch Atommüll-Management-Firmen Posiva Oy (Finnland) und Svensk Kärnbränslehantering AB (Schweden) finanziert.

Jan 1, 2003

By M. Kwasniewski, M. Takahashi

Prismatic samples of a medium-grained sandstone from Slask Colliery (Upper Silesian Coal Basin, Poland) were tested under uniaxial compression, conventional triaxial compression and true triaxial compression conditions. The conventional triaxial compression tests were carried out at confining pressure (p) equal to 12.5, 25.0 and 37.5 MPa. In the true triaxial compression tests the minimum principal stress (s3) was equal to 25.0 MPa and the intermediate principal stress (s2) was 1.5, 2 and 2.5 times higher than s3. Results of the studies show that confining pressure strongly inhibited dilatant behavior of rock samples tested under conventional triaxial compression conditions; the increasing confinement resulted in the growing compaction of the rock material. The effect of dilatancy was also highly suppressed by the intermediate principal stress. While important dilatant, negative volumetric strain corresponded to the peak differential stress at low intermediate principal stress conditions, at high intermediate stresses the rock material was damaged to much lesser extent. As a result, faulting of rock samples in the post-peak region was much more violent and was accompanied by a strong acoustic effect. Les échantillons parallélépipédiques du grès à grains moyens de la mine ‘Slask’ (Bassin Houiller de Haute Silésie, Pologne) ont subi les essais de compression monoaxiale (compression simple), de compression triaxiale conventionnelle (compression triaxale de révolution) et de compression triaxiale vraie. Les essais de la compression triaxiale conventionnelle ont été effectués à la pression de confinement de 12,5, 25,0 et 37,5 MPa. Dans les essais de compression triaxiale vraie la contrainte principale minimale (s3) était de 25,0 MPa et la contrainte principale intermédiaire (s2) était 1,5, 2 et 2,5 fois supérieure de s3. Il résulte des essais que la pression de confinement inhibe fortement le processus de dilatance dans les échantillons testés dans les conditions de compression triaxiale conventionnelle; l’augmentation de la pression provoquait l’augmentation du compactage du matériau rocheux. Le phénomène de dilatance était également limité de façon significative par la contrainte principale intermédiaire. Alors que l’importante déformation volumique négative correspondait à la contrainte différentielle ultime avec les faibles contraintes principales intermédiaires, dans les conditions de fortes contraintes intermédiaires, le matériau rocheux subissait l'endommagement de façon beaucoup moins importante. En résultat, la rupture des échantillons rocheux au stade post-maximum était beaucoup plus violente et accompagnée d’un fort effet acoustique. Prismatische Probekörper des mittelkörnigen Sandsteines aus dem Bergwerk ‘Slask’ (das Oberschlesische Kohlengebiet, Polen) wurden unter der einaxialen Druckbeanspruchung, konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung und der echten dreiaxialen Druckbeanspruchung geprüft. Konventionelle dreiaxiale Druckversuche wurden bei dem Manteldruck von 12,5 25,0 und 37,5 MPa durchgeführt. Bei den echten dreiaxialen Druckversuchen betrug die kleinste Hauptspannung (s3) 25,0 MPa und mittlere Hauptspannung (s2) war 1,5-, 2- und 2,5-mal höher als s3. Aus den durchgeführten Versuchen ergibt sich, dass der Manteldruck die Dilatanzentwicklung bei den Probekörpern unter der konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung stark bremst; die Erhöhung des Druckes rief die ansteigende Kompaktion des Gesteinsmaterials hervor. Die Dilatanz wurde auch durch die mittlere Hauptspannung beschränkt. Während die wesentlichen volumetrischen, dilatanten Verformungen der Grenzdifferenzspannung bei den niedrigen mittleren Hauptspannungen entsprachen, bei den hohen mittleren Hauptspannungen wurde das Gesteinsmaterial viel weniger beschädigt. Im Ergebnis war der Scherbruch der Gesteinsproben im Post-Peak-Bereich viel heftiger und mit kräftigen akustischen Effekten verbunden.

Jan 1, 2003

By J. P. Piguet, Y. Wileveau

ABSTRACT : An experimental programme for damage assessment was performed in the vicinity of the main shaft of Andra’s Underground Research Laboratory, currently under construction in the East of France, when the shaft is crossing the Kimmeridgian marls between 80 and 100 m depth. The mechanical behaviour was analysed by mean of convergence and displacement measurements. The disturbance into the wall was assessed using numerous methods such as measurement of sonic velocities, permeability measurement and VSP measurement in radial boreholes. The intensity of the damaged zone is low, and its extension does not exceed 0.5 time the radius of the shaft. It does not seem to depend on blasting patterns. ZUSAMMENFASSUNG : Ein Forschungs- und Versuchsprogramm wurde aufgestellt, um die beschädigte Zone im Bereich der Kimmeridgemergel zwischen 80 und 100 Meter Tiefe beim Zugangsschacht des im Bau befindlichen Andralabors im Osten Frankreichs zu berechnen. Das mechanische Verhalten der Formationen wird auf der Grundlage von Konvergenz- und Verschiebungsmessungen ermittelt. Verschiedene Messmethoden, wie z.B. mikroseismische Geschwindigkeite Messungen, Permeabilitäs- und Beschleunigungsbestimmungen in strahlenförmigen Bohranordnungen, erlaubten die Ermittlung des Beschädigungscharakters der Schachtwand. Die Intensität der beschädigten Zone ist niedrig, ihre Ausdehnung übersteigt nicht die Hälfte des Radius des Zugangsstollens und scheint unabhängig vom Schema der Sprengstoffanordnungen zu sein. RESUME : Un programme expérimental visant à évaluer la zone endommagée autour du puits d’accès du Laboratoire de Recherche Souterrain de l’Andra actuellement en construction dans l’Est de la France a été mis en œuvre lors de la traversée des marnes du Kimméridgien entre 80 et 100 m de profondeur. Le comportement mécanique des formations est évalué à partir de mesures de convergence et de déplacements. La mise en œuvre de nombreuses méthodes, telles que des mesures microsismiques, des mesures de perméabilité et d’accélérométrie en forages radiaux, a permis de caractériser l’endommagement en paroi du puits. L’intensité de la zone endommagée est faible et son extension ne dépasse pas 0,5 fois le rayon du puits. L’endommagement semble indépendant des schémas de tirs testés.

Jan 1, 2003

By D. C. Oliver

Paper written on project work carried out in partial fulfilment of B.Sc. (Eng.) (Metallurgy and Materials) degree Corrosion in exhaust systems can occur on both the interior and exterior surfaces. Chloride-containing de-icing salts on the roads in colder countries greatly increases the rate of corrosion on the exterior surfaces. This paper investigates the relative exterior corrosion resistance of three alloys?two ferritic stainless steels( AISI Types 409 and 441) and an aluminized mild steel. The exhaust system is split into two categories?the hot end and the cold end. A test for each of these ends was designed?the standard ASTM G85test was modified to create a simulated driving cycle. The cold end test samples were exposed to ten driving cycles, and the hot end test samples were exposed to five driving cycles. A driving cycle constitutes the car being started from cold, driven until the operating temperatures are reached, and switched off and allowed to cool. Pitting corrosion is the primary corrosion mechanism occurring at the cold end of the exhaust system. The aluminized mild steel was the most resistant alloy in this test, and Type 409 the least. However, once the protective aluminium layer degrades, corrosion will occur rapidly. At the hot end of the exhaust system, spalling of the surface oxide layer is the primary corrosion mechanism occurring. Type 441 was the most resistant in this test, and the aluminized mild steel the least resistant. Potentiodynamic tests were performed on the alloys?the results agreed with the results obtained in the exposure tests.

Jan 1, 2003

By L. I. Gonzalez de Vallejo

SRC rockmass classification have been applied to 25 tunnels in Spain and Italy, for which it was found that much heavier supports than those estimated by the RMR index were required. SRC and RMR indices and other relevant geomechanical data were obtained during the site investigation and construction stages. Data corresponding to in situ stress measurements, analysis of tectonic structures, and instability problems arising during construction were used to asses the state of stress. The relationship between tunnel section convergence and the SRC and RMR indices was also analysed. Support measurements based on SRC and RMR classification were compared with those actually used during construction. These analyses indicate that for most of the tunnels examined, supports estimated using the SRC were much closer to those actually installed than those predicted by the RMR index. Bei der Verwendung des SRC-Systems zur Klassifizierung des Gesteins als Baugrund für 25 Tunnel in Spanien und Italien wurde festgestellt, dass viel schwerere Abstützungen benötigt wurden, als wenn die Beurteilung anhand des RMR-Systems angefertigt würde. Die Klassifizierung anhand des SRC- und des RMR-Systems, sowohl als auch andere wichtige geomechanische Daten wurden während des Ablaufs der Erkundungen und der Bauausführung gewonnen. Die Resultate der Messungen der Spannungen vor Ort, die Analyse der tektonischen Struktur und die Stabilitätsprobleme während der Bauausführung wurden dazu verwendet, um den im Felsgrund vorherrschenden Spannungszustand zu definieren. Das Verhältnis der Messungen der Tunnelkonvergenz zu dem SRC- und RMR-Index wurde auch analysiert. Die durch das SRC- und RMR-System vorhergesagte Grösse der Abstützung wurde mit der Grösse der Abstützungen verglichen, die am Bau letztlich verwandt wurden. Diese Vergleiche zeigen, dass für die meisten der studierten Tunnel die Vorhersage der Abstützungen, die anhand des SRC-Systems angefertigt wurden, viel näher der wirklich verwendeten waren als die Vorhersage anhand des RMR-Systems. SRC rockmass la classification ont été appliqué à 25 tunnels en Espagne et l'Italie, pour laquelle il a été trouvé que des appuis beaucoup plus lourds que ceux évalués par l'index RMR ont été exigés. SRC et des index RMR et d'autres données geomechanical appropriées ont été obtenu pendant l'enquête de site et les étapes(scènes) de construction. Les données correspondant aux mesures de stress(d'accent) in situ, l'analyse de structures tectoniques et des problèmes d'instabilité surgissant pendant la construction ont été utilisées aux ânes(culs) l'état de stress(d'accent). Le rapport entre la convergence de section de tunnel et le SRC et les index RMR a été aussi analysé. Les mesures d'appui basées sur SRC et la classification RMR ont été comparées avec ceux en réalité utilisés pendant la construction. Ces analyses indiquent que pour la plupart des tunnels examinés, les appuis évalués utilisant le SRC étaient beaucoup plus proches de ceux en réalité installés que ceux prévus par l'index RMR.

Jan 1, 2003

By F. Russo-Bello

TauTona Mine (the renamed Western Deep Levels East) is using a longwall mining method with stability pillars to extract the Carbon Leader Reef at a depth ranging from 2097 metres to 3456 metres below surface. Seismic activity and the complexity and hazards associated with negotiating geological features at great depth pose the most severe hazard to deep level gold mining in South Africa. It impacts negatively on safety and the profitability of the mining. The critical success factors in longwalling at depth are: ?Sound mining strategies and face shape control ?Ensuring follow behind development infrastructure is kept up to date ?Support system design as a strategy to effectively limit the serious effects of damaging seismicity. This paper describes the following: ?Implementation of the required mining strategies ?The evolution of a new stope support system and problems associated with its development and implementation. How this support system was adapted for the successful negotiation of major geological features with known seismic potential and problems encountered ?Current initiatives to optimize follow behind development infrastructure ?Current initiatives in designing a new gully support system and problems experienced with its development and implementation. Finally, this paper will deal with the way forward, briefly covering areas like the above-mentioned gully support system, the proposed phased introduction of technology, and the use of alternative mining layouts.

Jan 1, 2000

Paper written on project work carried out in partial fulfilment of B.Sc. Eng. (Extractive Metallurgy)degree The concepts behind support vector machines are very interesting both in theory and in practice, as they are based on a universal constructive learning procedure derived from the statistical learning theory developed by Vapnik. In this paper, their application to time series modelling is considered by means of simulated data from an autocatalytic reactor. In particular, reconstruction methods from non-linear dynamics are used to define a state space model for the process. Multivariate embedding techniques are compared to scalar embedding with respect to modelling. Keywords: System identification, Support vector machines, Multilayer perceptrons, Non-linear dynamics

Jan 1, 2003

By Rajendra Singh

Underground depillaring of contiguous coal seams/sections is a difficult problem, which becomes even more complex if the interburden/parting between them is thin. Conventionally, the depillaring with caving of contiguous seams/sections is done in descending order. However, if the parting is thin, the influence of the top sections/seams working over the standing pillars of bottom the sections/seams becomes extremely important for the safety and optimal exploitation of coal. Field investigations were carried out at Nowrozabad East mine where superimposed pillars of the Johilla top section were depillared above the developed pillars of the Johilla bottom section with a 3 m thick parting between the two sections. The competency of the 3 m thick parting (which consists of alternate layers of shale, sandstone and shaly sandstone) was improved by reinforcement (underpinning). The strata control investigations did not show any considerable instability problem of the 3 m thick reinforced parting and pillars of the bottom section due to top section depillaring. On the basis of this field investigation and a laboratory study on simulated models, simultaneous extraction of both the sections, along with reinforcement of the parting, was suggested for the geomining conditions of the Johilla top and bottom sections. Adopting the suggested simultaneous depillaring process, two sub panels of Johilla top and bottom sections have successfully been extracted without any strata control problem. This paper presents this case study along with the results of the strata monitoring conducted to evaluate performance of the underground structures during the field trial.

Jan 1, 2004

By M. Hakala, P. Tolppanen

A method to predict stress-induced failures around excavations based on the mapped geological and rock mechanical information is studied. Totally of 7 km of newly excavated tunnels are mapped in the Inmet’s Pyhäsalmi mine in Finland at depth between 1000 - 1440 m from which the results and conclusions from the firstly mapped 1.7 km of tunnels are reported. The main rock type at the site is very hard volcanite having uniaxial compressive strength of 230 MPa in median and GSI-value 72 - 80. The maximum in situ stress around the tunnels is 65 - 85 MPa. The prediction of observed stress failures was preceded by comparing elastic 3-D simulation results of tunnels with three statistical yield criteria. Read’s or Hoek & Brown’s yielding criteria are found the most relevant, though, the effect of anisotropy was found to be significant. The most important parameters having a correlation with stress failures are the tunnel orientation and the foliation of rock. Also, the rock type and its strength, tunnel shape and the geological anomalies have their effects. Further, a delay time on mapping was found to clearly diminishing of the most violent failures. Une méthode de prédiction des contraintes à la rupture autour d'excavation, établie sur la base de cartographie géologique et d'information sur la mécanique des roches, à été étudiée. Au total, 7 km d'un tunnel nouvellement percé à une profondeur de 1000 à 1400 m ont été cartographiés dans la mine de Inmet’s Pyhäsalmi en Finlande. La roche principale du site est une vulcanite dur ayant une résistance à la compression uniaxiale de 230 MPa (valeur moyenne) et une valeur GSI de 72 - 80. La contrainte in situ maximale autour du tunnel se situe entre 65 et 85 MPa. La prédiction des contraintes à la rupture observées a été évaluée en comparant les résultats d'une simulation 3D d'un tunnel avec trois critères de limite d'élasticité statistiques. Le critère de limite d'élasticité de Read ou de Hoek & Brown’s se trouvent être les plus important, même si les effets de l'anisotropie sont significatifs. Les paramètres les plus importants ayant une corrélation avec la rupture sont l'orientation du tunnel et la foliation de la roche. De plus, le type de roche et sa résistance à la compression, la forme du tunnel et les anomalies géologiques ont aussi leur importance. Finalement, un délai dans la cartographie résulte en une diminution nette des ruptures violentes. Basierend auf kartierten geologischen und felsmechanischen Informationen, wird eine Methode untersucht, um spannngsbedingtes Versagen um Ausbrüche herum vorherzusagen. Insgesamt werden 7 km neu ausgebrochenen Tunnels in einer Tiefe zwischen 1000 und 1400 m in der Inmet Pyhäsalmin Mine in Finnland kartiert. Das hauptsächlich vorkommende Gestein ist sehr hart und vulkanischen Ursprungs mit einer mittleren einachsialen Druckfestigkeit von 230 MPa (Medianwert) und einem GSI-Wert von 72-80. Die maximale In-situ-Spannung im Tunnel beträgt 65-85 MPa. Die Vorhersage von beobachteten Spannungsversagen werden weitergeführt indem man elastische 3-D-Simulationsergebnisse von Tunneln mit drei statistischen Fliesskriterien vergleicht. Read's oder Hoek's Fliesskriteria werden dabei als die relevantesten Kriterien angesehen, obwohl auch der Effekt der Anisotropie als wesentlich erachtet wird. Die wichtigsten Parameter für eine Korrelation von Spannungsversagen sind die Orientierung des Tunnels und die Schieferung der Gesteinsschichten. Desweiteren haben Gesteinsart, Tunnelprofil und geologische Anomalien ihren Einfluss. Ausserdem zeigt sich, dass eine Verzögerung bei der Kartierung die ausgeprägtesten Versagen deutlich verringern.

Jan 1, 2003

By S. Sridhar, R. E. Aune, M. Hayashi

Thermophysical properties of silicate melts are strongly structure dependent. It is well known that the viscosities of slags increase with increasing the degree of polymerization of silicate anions. Even the thermodynamic properties of slags are dependent on the types of species and the population of the same in the melt. Thus, a link between the thermophysical and thermochemical properties of silicate melts is logically expected. The present paper elucidates the salient features of Darken?s excess stability approach to the Gibbs energies of solutions as applied to the viscosities of silicate melts. It is demonstrated, that the second derivatives of the viscosities of binary silicate melts with respect to composition indicate a maxima corresponding to the existence of stable compounds in these systems. The concept was successfully applied to the following systems: Al2O3-SiO2, CaO-SiO2, FeO-SiO2, MgO-SiO2and MnO-SiO2. In all the cases, the second derivative plots of viscosities with respect to composition showed peaks corresponding to the metasilicates. The second derivatives of the activation energies of viscous flow with respect to temperature has earlier been shown to reflect the formation of associates/embryos in the homogeneous silicate melts, indicating the readiness of the melt to separate a solid phase. Thermodynamic coupling of thermal diffusivities in the case of the system CaO-Al2O3-SiO2from the laser-flash measurements of these slags as a function of temperature are examined as part of the present study. Densities are estimated from integral molar enthalpies in the case of silicate systems and the results are presented. Keywords: silicate melts, viscosity; activation energy, thermal diffusivity; density

Jan 1, 2004

Since 2001, the Hybrid Stress Blast Model (HSBM) project members have developed a software suite to model the complete blasting process from non-ideal detonation to muck pile formation. To preserve the physics and improve solution time, the breakage engine uses a combination of analytical models and 2D axisym-metric finite differences to model near-field crushing, coupled to 3D discrete lattice fracturing and distinct element numerical methods to model throw and muck pile development. The model has been validated by comparison with laboratory and field tests in kimberlite. Multiple blasthole simulations are used to demonstrate how changes to blasting parameters can influence downstream efficiencies. Case studies of wall control blasting show that the presplit design must balance the two opposing effects of increased damage with increased charge and decreasing attenuation of the seismic waves with decreasing charge. Modelling of decoupled explosives needs further development. Reducing the charge towards the back of the trim blast results in a much more significant decrease in back damage than altering the timing. The model demonstrates how separation along the weaker planes in a jointed rock can coarsen the fragmentation, leading to inefficient beneficiation, and extends the damage to a distance of at least twice the burden behind from the blasthole, severely compromising the wall stability.

Jan 1, 2012

By V. Labiouse, M. Jaboyedoff

GIS documents are of great interest for a quick and low-cost determination of areas endangered by rockfalls. They allow (i) the detection of potential instabilities from steep slopes and cliff areas, and (ii) the preliminary estimation of potential run-out areas by means of a so-called cone method. After the presentation of the tools used to compute these areas, the paper focuses on two methods developed for a preliminary hazard mapping, one at regional scale and the other at local scale. Mittels GIS-Dokumenten können von Steinschlag bedrohte Gebiete schnell und kostengünstig ermittelt werden. Die sogenannte Kegelmethode erlaubt die Erkennung potentiell instabiler Zonen von Steilhängen und Felswänden sowie eine erste Einschätzung der möglichen Reichweiten. Nach der Vorstellung der zur Berechnung der bedrohten Gebiete benötigten Hilfsmittel stellt der Artikel zwei Methoden zur vorläufigen Gefahrenkartierung in lokalem und regionalem Maßstab vor. Les SIG sont très intéressants pour une détermination rapide et peu onéreuse des zones affectées par des chutes de blocs. Ils permettent une détection des zones potentiellement instables et une estimation sommaire des zones de propagation des blocs par une méthode dite des cônes. Après la description des outils utilisés pour définir ces zones, l’article expose deux méthodologies élaborées pour un zonage préliminaire du danger, l’une à l’échelle régionale et l’autre à l’échelle locale.

Jan 1, 2003

By J. P. Harrison

ABSTRACT: The significant effect of fracture surface morphology on the mechanical behaviour of rock masses is well known and has been studied by many people. For linear profiles taken from fracture surfaces, short- and long-period variation has traditionally been described using the descriptors ‘roughness’ and ‘waviness’, with Fourier series analysis being perhaps the most commonly used technique to distinguish between the two attributes. However, the mathematical procedure is involved and the assumptions that have to be made may not be appropriate for rock fracture surfaces. In this paper, an alternative method is presented that enables us to distinguish between roughness and waviness of a linear profile by performing only one straightforward analysis. In our technique, surface morphology is studied in terms of the distribution of unit normal vectors to the profile. The statistical analysis of the distribution is performed using Riemannian, rather than the customary Euclidean, geometry, and from this the 1D Riemannian dispersion parameter (DR1) is obtained, which quantifies the geometry of the profile. The method is applied at different scales to both synthetic sinusoidal profiles and real rock profiles. The results show how periodic behaviour of the profile is revealed at scales where DR1 is substantially equal to zero. RESUME: L’influence significative de la morphologie des épontes sur le comportement mécanique des massifs rocheux est bien connue et a fait l’objet de nombreuses études. Pour les profils lineraires, les variations de courtes et longues périodes sont traditionnellement décrites par les indicateurs “rugosité” et “ondulation” qui sont le plus couramment distingués à l’aide d’une analyse en series de Fourrier. Cependant, la méthode de calcul utilisée et les hypothèses faites ne sont pas appropriées dans le cas des épontes rocheuses. Cet article présente une méthode alternative qui permet de distinguer la rugosité de l’ondulation d’un profil en réalisant une seule analyse directe. Avec notre technique, la morphologie de l’éponte est étudiée comme une distribution spatiale de vecteurs normaux au profil. L’analyse de cette distribution est réalisée à l’aide de la géométrie Riemannienne plutôt que la géométrie classique Euclidienne et permet d’identifier la dispersion Riemanienne en 1D (DR1) qui quantifie la géométrie du profil. Cette méthode est appliquée à différentes échelles sur des profils artificiels sinusoïdaux et des épontes naturelles. Les résultats montrent que le comportement périodique du profil est révélé à des échelles où DR1 est essentiellement égal à zéro. ZUSAMMENFASSUNG: Der signifikante Effekt von Bruchoberflaechen Morphologien auf das mechanische Verhalten von Gesteinsmassen ist gut bekannt und von vielen Bearbeitern untersucht worden. Traditionel lineare Profile von Bruchflaechen sind mit kurz und lang periodischen Variationen, die auch als “Rauhigkeit” und “Welligkeit” bezeichnet worden sind, beschrieben worden. Hierbei ist wohl die Fourier Serien Analyse das wichtigste Hilfsmittel zur Unterscheidung der beiden Attribute gewesen. Hierfuer wird jedoch ein mathematisches Prozedere verlangt und Vorraussetzungen gemacht, die vielleicht nicht fuer Gesteinsbruchflaechen zutreffend sind. In dieser Publikation wird eine andere Methode vorgestellt, die uns mit Hilfe nur einer einfachen Analyse erlaubt zwischen “Rauigkeit” und “Welligkeit” bei einem linearen Profil zu unterscheiden. In unserer Methode wird die Gesteinsoberflaeche unter zu Hilfenahme der Verteilung von Einheitsnormalvektoren beschrieben. Die statistische Analyse der raeumlichenVerteilung dieser Vektoren wird mit Hilfe der Riemannschen, anstatt der ueblicherweise benutzten Euklidischen, Geometrie durchgefuehrt. Von ihr wird der Riemannsche Dispersions Parameter (DR1) abgeleitet, der die Geometrie des Profils quantifiziert. Diese Methode ist bei verschiedenen Masstaeben sowohl auf rein harmonische (sinusoidale), syntetische Profile als auch auf Gesteinsprofile angewendet worden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Masstaeben bei denen DR1 nahe Null ist periodische Characteristika der Profile hervortreten.

Jan 1, 2003