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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 F. H. Deist, M. P. Roberts

"The Collieries Research Laboratory of the Chamber of Mines of South Africa is developing a coherent system of programs to aid in the full spectrum of activities arising in the planning of new as well as operating mining enterprises. It is the purpose of this paper to describe the design and application of two subsystems in the complex.One of these subsystems is an initial version of a production simulator. This program draws upon a model of a mining enterprise and simulates the operational and financial aspects of a set of alternative mine production plans.These plans are specified in terms of proposed sequences of operations. Details such as reserves, production rates, resource requirements and so on, are taken from the model.Physically, the model takes the form of a cross-referenced data base, maintained by means of a general file maintenance system which is another subsystem described.The paper concludes with a description and analysis of the first practical application of the two programs."

Jan 1, 2014

By H. -U. Lim, C. -H. Kim

The sixth underground pumped powerhouse cavern is under construction now in Korea. For the stability analysis of the five underground powerhouses, finite element method was used. For this analysis, in-situ rock stresses were measured by overcoring method and horizontal to vertical stress ratio was calculated 1.07-1.32 at four sites. Rock mass strength and elasticity were assumed from intact rock properties. The ratio of elasticity of rock mass was 0.16-0.55 of intact rock core elasticity. In general, elasto-plasticity with Mohr-Coulomb failure criterion was applied and the input cohesion and internal friction angle were approximately 0.12-0.22, 0.6-0.87 of intact rock strength parameters, respectively. Der sechste Untergrund-gepumpt-Powerhouse-Cavern ist jetzt im Bau in Korea. Für die vergan-gene Stabilitätsanalyse des fünf unterirdischen Powerhouses in Gebrauch wurde ein begrenztess Elementsmethode benutzt. Für die Analyse wurden In-Situ Felsenspannungen von overcoring Methode gemessen und Horizontale zu senkrechtem Spannungsverhältnis waren als 1.07-1.32 an vier Stellen kalkuliert. Felsenmassenkraft und Elastizität wurden von unversehrtem Felsenei-gentümern angenommen. Das Verhältnis der Elastizität von Felsenmasse war 0.16-0.55 von un-versehrter Felsenkernelastizität. Im allgemeinen wurde Elasto-Plasticity mit Ausfallskriterium des Mohr-Coulombs verwendet. Die Eingabebindekraft und die innere Reibungswinkel waren unge-fähr 0.12-0.22, 0.6-0.87 von unversehrtem Felsenkraftsparametern, jeweilig. En Coree, la sixieme centrale souterraine de la pompe d'accumulation dans la caverne est en construction. La methode d'element fini a ete utilisee pour analyser la stabilite de cinq dernieres centrales en service. Dans cette analyse, la reaction de la roche sur place etait mesuree par la methode d'overcoring et celle du rapport horizontal-vertical etait calculee de 1.07-1.32 en quatre places. L'intensite et l'elasticite de la masse de roche ont ete estimees de la roche intacte. Quant a l'elastic-ite, sa masse de roche etait 0.16-0.55 fois que celle de la roche intacte. En general, elasto-plasticite avec le critere de defaut Mohr-Coulomb etait utilisee et sa cohesion d'energie et son angle de friction interieure etaient supposees respectivement 0.12-0.22, 0.6-0.87 fois que la parametre de l'intensite de roche intacte.

Jan 1, 2003

By R. Poisel, C. Scavia, Preh A., W. Roth, M. Pirulli

ABSTRACT: Two methodologies for the three-dimensional simulation of the run out of rock avalanches are presented: one based on a granular approach and the other based on a continuum equivalent approach. An evaluation of the possible run out area of the Oselitzenbach landslide (Carnic Alps, Austria) has been carried out applying the two methodologies. The combined use of these two approaches makes it possible a comprehensive assessment of the run out area. RESUME: Deux méthodologies pour la simulation tridimensionnelle de la propagation des avalanches rocheuses sont présentées: la première est basée sur un modèle de type granulaire et la deuxième sur un modèle du continu équivalent. Une évaluation de la propagation éventuelle de l’avalanche de Oselitzenbach (Alpes Carniche, Autriche) a été réalisée en utilisant les deux méthodologies. Les résultats obtenus montrent que la combinaison des deux approches rend possible une analyse plus complète de la phase de propagation. KURZFASSUNG: Für die dreidimensionale Modellierung eines Felsmassensturzes (sturzstrom) werden zwei Methoden, eine granulare und eine kontinuumsmechanische Methode, vorgestellt. Beide Methoden wurden zur Abschätzung der Ausbreitung (runout) der Massenbewegung Oselitzenbach (Karnische Alpen, Österreich) herangezogen. Die kombinierte Anwendung beider Methoden ermöglichte eine umfassende Beurteilung des möglichen Ausbreitungsbereichs.

Jan 1, 2003

By W. Wittke

SUMMARY: Geotechnical problems often lead to an increase of construction time and costs for large highway and railway projects. Some reasons, which have led to failures and thus to a delay of construction works as well as to increasing costs, are demonstrated by means of case histories, in which the author was involved as expert or planner. Proposals are made how to identify the reasons and to avoid repetitions. ZUSAMMENFASSUNG: Bei Großprojekten der Verkehrsinfrastruktur stehen häufig geotechnische Aufgabenstellungen im Vordergrund. Wegen geotechnischer Probleme kam und kommt es häufig zu Termin- und Kostenüberschreitungen. Anhand einiger Beispiele, bei denen der Autor als Gutachter und Planer beteiligt war, wird gezeigt, welche Ursachen zu Schadensfällen und damit auch zu Termin- und Kostenüberschreitungen geführt haben. Es werden Hinweise und Anregungen gegeben, wie die Ursachen erkannt und Wiederholungen von Schadensfällen vermieden werden können. RÉSUMÉ: À grands projets de l'infrastructure de la circulation, souvent des tâches géotechniques sont au premier plan. Par suite de problèmes géotechniques, souvent des dates et frais ont été dépassés. Au moyen de quelques exemples, à lesquels l'auteur participait comme expert et planificateur, les causes sont mises en vue qui menaient à des cas de dommage et par cela aussi à des dépassements de dates et frais. Des indications et suggestions sont données pour s'apercevoir des causes et éviter des répétitions de cas de dommages.

Jan 1, 2003

By G. van Aswegen

Large structures in mines (faults, dykes, pillars, abutments) fail when the load exceeds the strength. If the loading system stiffness (LSS, also referred to as the ‘local mine stiffness’) is lower than the stiffness of the structure the failure will be unstable. The greater the difference between these stiffnesses, the greater the energy release during unstable failure. A method has been formulated by which the LSS is established through cost-effective numerical modelling while insight into the structure stiffness (source stiffness - SS) is provided by apparent stiffness, a parameter based on the empirical relation between seismic moment and radiated seismic energy of small seismic events from the area/volume of interest. By plotting LSS vs SS a ‘stiffness diagram’ is constructed that is useful for seismic hazard ranking of different structures. A comparative back-analysis of the Dagbreek fault in Welkom, South Africa, (source of the 1990 Matjhabeng earthquake) and two other nearby faults confirm the applicability of the method. An extension of the method, where ‘hazard magnitude’ is used as a measure of the LSS, allows a ‘stiffness diagram’ to be constructed using seismic data only. Les larges structures dans les exploitations minières (failles, dikes, piliers, culées) s’écroulent lorsque la charge dépasse la résistance. Si la raideur du système de chargement (LSS, aussi appelé la « raideur de la mine locale ») est plus basse que la raideur de la structure, l’éboulement sera instable. Plus la différence est grande entre ces deux raideurs, plus l’énergie dégagée pendant l’éboulement instable est grande. Une méthode a été formulée selon laquelle le LSS est établi par modélisation numérique rentable, tandis que la raideur de la structure (SS – raideur de la source) est établie par la raideur apparente, un paramètre basé sur la relation empirique entre le moment sismique et l’énergie sismique radiée de petits moments sismiques dans l’aire/volume en question. On trace le « diagramme de raideur » en relevant les deux mesures (LSS et SS), ce qui est utile pour classer les risques sismiques de structures différentes. On vérifie l’applicabilité de la méthode en comparant la faille de Welkom, Afrique du Sud (foyer du séisme de Matjhabeng en 1990) avec deux autres failles proches. Une extension de cette méthode, dans laquelle on utilise la « magnitude du risque » comme mesure du LSS, permet de construire le « diagramme de raideur » avec des données sismiques seulement. Große Strukturen in den Gruben (Verwerfungen, Dämme, Pfeiler, Auflager) scheitern, wenn die Last die Stärke übersteigt. Wenn die Steifheit des Ladesystems (LSS, auch bezeichnet als `lokale Grubensteifheit’) niedriger ist als die Steifheit der Struktur wird der Bruch instabil. Je grösser der Unterschied zwischen diesen Steifheiten, desto grösser die Energiefreigabe während des instabilen Bruches. Es wurde eine Methode formuliert, durch die das LSS durch eine kosteneffektive numerisches Modell erstellt wird, während ein Einblick von der offensichtlichen Steifheit in die Struktursteifheit (Quellensteifheit - SS) gegeben ist, ein Parameter der auf der emipirischen Relation zwischen seismischem Moment und ausgestrahlter seismischer Energie von kleinen seismischen Ereignissen vom Interessens-/Volumenbereich basiert. Durch das Kartograpahieren der LSS in Bezug auf die SS wird ein `Steifheitsdiagramm ' konstruiert, welches für seismische Gefahrklassifizierung der unterschiedlichen Strukturen nützlich ist. Eine vergleichende Postanalyse der Dagbreek Verwerfung in Welkom, Südafrika, (Zentrum des Matjhabeng Erdbebens 1990) und in zwei anderen nahe gelegenen Verwerfungen bestätigen die Anwendbarkeit der Methode. Eine Verlängerung der Methode, in der die `Gefahrengröße' als Maß für das LSS verwendet wird, gestattet, daß ein `Steifheitsdiagramm' konstruiert wird, welches nur seismische Daten verwendet.

Jan 1, 2003

By R. Ordóñez Olivares

This manuscript focuses on the design and development of steels for the railroad industry and methods of testing them. Here are summarized the results of research focusing on alloy development and design, with particular focus on advanced rails and wheels. The high-performance steels are characterized for their mechanical and service characteristics. The relationship between properties and cleanliness is discussed and compared to the regular railroad steel. Some of the tests presented are standard tests that are complemented with the nonstandard test recommended by the Association of American Railroads (AAR) and recommended modifications of this. The paper presents the results of metallurgical analysis, mechanical, and residual stress tests. The laboratory methods include microstructure, residual stresses, tensile, hardness, fracture toughness, and microcleanliness tests.

Jan 1, 2013

By B. Clermont

Ball mills are usually the largest consumers of energy within a mineral concentrator. Comminution is responsible for 50% of the total mineral processing cost. In today?s global markets, expanding mining groups are trying to optimize mill performances. Since comminution is concerned with liberating valuable minerals for recovery in the separation process, it is crucial to run the mills at the best operating conditions which lead to good liberation at competitive throughputs with minimum costs (energy and wear). The high availability of the equipment is also essential to maximize production and profit. To reach this key objective, continuous and reliable information about the mill operation is vital. An innovative tool which can deliver information about in-mill dynamics has been developed by Magotteaux. It can provide online and accurate measurements of the degree of grinding ball fill and pulp position for timely decision making and actions. This tool could be used on its own or linked to an automatic grinding ball loading system named Magoload. Therefore, ball load could be kept constant by using direct measurement. This article describes the Sensomag and presents some of the major improvements that can be achieved with it. Some other promising avenues are still to be explored. Keywords: Comminution, process control, process optimization, process instrumentation, online analysis.

Jan 1, 2010

By D. A. Singer, J. C. Griffiths

"One of the most useful approaches to a complex problem is to model the system which gives rise to the problem and to perform simulations through the model to find appropriate solutions. The Engel Model may be used as such a simulator to investigate the problem of the exploration for natural resources.The Engel Model is based on a two-stage search procedure in which a known area (A) which contains m prizes is subjected to search by n coverings. During the first-stage search the sensor system records signals which may be a response from prizes (that is, true signals) or may be false. Signals tend to cluster around a prize and a cluster size consists of s signals. If a circle of radius R is drawn around each signal some will overlap and the overlap from s signals contains a prize. The cost of a single covering in which each point of the area comes under observation once, is designated E1. Second-stage detailed search is expensive and is confined to areas of overlap of s circles; it leads to the location of prizes. Second-stage search of the whole area costs Ea units. The expected value, V, of a prize is known and its development cost is E3 units.The sensor system characteristics are defined by the circle of radius R around a signal, which should be small compared with the total area A and enters the model as a parameter a x R2/A. The probability of a false signal during a single covering of a circle of radius I is a known constant, A.This model was applied to the search for uranium ore bodies using two different types of occurrence. In the first, the Wyoming Basin type, the area is relatively large (A = 1 496 square miles) and a few (m = 4) large prizes occur (expected value V = $30 million). In the second area, which represents the Ambrosia Lake region of New Mexico, the area is smaller (A = 212 square miles) and contains many (m = 200) smaller prizes (expectedvalue of a prize V,$2 million). The three costs, E1, E2, E3, are adjusted to the different circumstances in the two areas.Simulations were performed using n = 1 to 40 coverings with cluster sizes s = 0 to 19; the radius R was varied from 0.52 to 3 miles (and, therefore, a = 0.002 to 0.133 0, respectively, dependent on the area of interest). The value of A was varied from 0.01 to 0.10.Profitable programs were found over a wide range of the parameters; the two areas required different strategies to achieve maximum profit. In the Ambrosia Lake region a few passes (n = 4 to 6) with small cluster sizes (s = 2 to 6) are more profitable, whereas in the Wyoming Basin region a large number of passes (n = 35 to 40) and cluster sizes of s = 5 to 10 are most profitable.As pointed out by Allais (1957) the larger prizes are the most important in deciding the successful outcomes of exploration programs, and the profit margin in the search for a few large prizes is sufficient to yield success over a wide range of programs. Such programs require very large investments if they are to be successful.To refine the Engel Simulator as a decision-maker in selecting the most profitable exploration programs it is necessary to obtain firm estimates of the sensor system characteristics, that is, of R, a and ? (lambda)."

Jan 1, 2014

"Chairman: Dr W. S. RAPSON Rapporteur: Mr J. W. WILSONPapers:Computer applications in rock mechanics by F. H. Deist, E. Georgiadis and J. P. E. Moris Rock mechanics in the design of mine layouts by K. Hodgson and N. G. W. Cook Automated regulation of mine ventilation by P. NiskanenThe rock mechanics papers, because of their complementary nature, were presented in succession and discussion on both followed directly. The paper on automated ventilation control at a mine in Finland was then presented and the session was closed with several contributions to this paper.By and large the papers and discussions which followed in this session showed how a classic tie-up had developed between the use of computing techniques in important fields of mining, and their practical application. In fact, the dis-cussion following the rock mechanics papers showed clearly that without the aid of high-speed digital computers the rate of progress in applied research in deep-level hard-rock mines, would have been severely hindered. Furthermore, it became apparent from the comments made by several contributors that the rock mechanics techniques and computer progress described in Deist's and Cook's papers could be used to provide useful data in the solving of rock mechanics and design problems on mines other than flat dipping deep tabular deposits.The paper by Niskanen, which described an automated ventilation control system at a mine in Finland, showed how effective computers could be in areas where the reversal of mine ventilation occurs due to severe seasonal temperature ranges. Although the system described in the paper could not be introduced easily in complex underground mines, several contributors gave examples of similar ventilation problems that could be solved mechanically,In introducing his paper, Dr Deist said that the purpose of the paper was to give a brief account of some of the programs designed by himself and his co-authors to aid in the solution of rock mechanics problems,The first system presented by Dr Deist was known as MINSIM in the South African mining circles. This system was designed specifically to aid in the solution of rock mechanics problems in the South African gold mining industry. It was particularly designed to handle tabular deposits at great depth but it has been used satisfactorily on a number of occasions to obtain at least approximate solutions in other mining situations. Dr Deist said that the principles embodied in the programs were easily extended and, in fact, there was a project in progress at that time which was aimed to do this. He said that the principles could easily be extended to shallow-depth mining at steep or very steep inclinations."

Jan 1, 2014

By Y. Mitani, M. Xie, G. Zhou, T. Esaki

The assessment of landslide instability and risk has become a topic of major interest for both geoscientists and engineering professionals as well as for local communities and administrations in many parts of the world. In this paper, based on a new developed Geographic Information Systems (GIS) grid-based 3D deterministic model and taken the slope unit as the study object, the landslide hazard is mapped by the index of the 3D safety factor. Assuming the initial slip as the lower part of an ellipsoid, the 3D critical slip surface in the 3D slope stability analysis is obtained by means of a minimization of the 3D safety factor using the Monte Carlo random simulation. The failure probability of the landslide is calculated by an approximate method in which the distributions of f,c and the 3D safety factor are assumed to be in normal distributions. The assessment of the earthquake triggered landslide hazard is done by the dynamic displacement analysis using the index of the Newmark displacement. All the calculations are implemented by a computational system call 3DSLOPEGIS in that a GIS component is used for fulfilling the GIS spatial analysis function. Besides the results of 3D safety factor and probability, the possible landslide body and boundary can be three-dimensionally quantitatively identified. L’ estimation des glissement de terrain et des risques impliqués est devenu un des principal sujet de préoccupation pour les géotechniciens, mais aussi pour les ingénieurs specialisés ainsi que pour les communautés et administrations locales dans de nombreuses région du monde. Dans cette étude, basé sur un modèle de maillage 3D et une approche déterniniste couplée au Système d'Information Géographique (SIG), étudiant la stabilité des versants , le lieu d'étude à risque est maillé suivant le facteur de sécurité calculé en 3D. En supposant que le glissement initial soit la partie inférieure d'un élipsoïde, l'analyse de stabilité pour le glissement critique 3D d'un versant 3D est obtenu grace à une minimisation du facteur de sécurité en 3D utilisant la méthode de simulation aléatoire de Monte Carlo. La probabilité d'un glissement de terrain est calculée par une méthode approximative, supposant la distribution de c, f et du facteur de sécurité 3D normale. L'estimation d'un risque de glissement de terrain causé par un tremblement de terre est faite grace à une analyse du déplacement dynamique suivant l'index de Newmark. Tous les calculs sont effectués par le biais d'un système de calcul appellé 3DSLOPEGIS dans lequel te GIS est utilisé pour gérer l'analyse spatiale. En plus de cela, les résultats du coefficient de sécurité en 3D, des probabilités, le terrain susceptible de glisser, et ses limites, peuvent être quantitativement évalués en trois dimensions. Die Bewertung von Erdrutsch-Instabilität und risiko sind zu einem Thema von großen Interesse für sowohl Geowissenschaftlern und Ingenieuren als auch von Gemeinden und Verwaltungen in vielen Teilen der Welt geworden. In dieser Arbeit, basierend auf einem neu entwickelten Geografische Informationssysteme (GIS) gitterbasierten 3D deterministischen Modell und mit der Böschung als Untersuchungsobjekt wird die Erdrutschgefahr durch den Index des 3D-Sicherheitsfaktors kartografiert. Unter der Annahme, dass der erste Rutsch der untere Teil eines Ellipsoiden ist, wird die 3D kritische Schlupfoberfläche in der 3D-Böschungsstabilitätsanalyse mit einer Minimierung des 3D-Sicherheitsfaktors mit der Monte Carlo Zufallssimulation erhalten. Die Fehlerwahrscheinlichkeit des Erdrutschs wird mit einer Annäherungsmethode berechnet, bei der die Verteilungen von f,c und dem 3D-Sicherheitsfaktor als innerhalb normaler Verteilungen angenommen werden. Die Beurteilung der Erdbeben-ausgelösten Erdrutschgefahr wird mit der dynamischen Verdrängungsanalyse mit dem Index der Newmark-Verdrängung gearbeitet. Alle Berechnungen werden mit einem Berechnungssystem mit der Bezeichnung 3DSLOPEGIS ausgeführt, bei dem eine GIS-Komponente zum Erfüllen der GIS räumlichen Analysefunktion verwendet wird. Neben der Ergebnissen des 3D-Sicherheitsfaktors und der Wahrscheinlichkeit kann der mögliche Erdrutschkörper und der Umfang dreidimensional quantitativ identifiziert werden.

Jan 1, 2003

By T. van Heerden

A range of supported gold catalysts was prepared by ion exchange, varying many of the preparation variables, including concentration in the precursor solution, washing procedure, as well as drying and calcination procedures. These catalysts have been characterized extensively. TEM images show essentially the same crystallite size distributions, between 2?5 nm, for almost all catalysts, the only exception being catalysts not washed in ammonia, which did not show any small crystallites. Additional characterization with SEM yielded an interesting discovery. Catalysts that appear identical on the TEM also contain some large crystallites in the range of 50?500 nm. Differences in dispersion due to the drying procedure not seen on the TEM can now be observed. Oxygen chemisorption is being investigated as an additional method to characterize gold based catalysts to complement the typically used electron microscope techniques.

Jan 1, 2012

By D. F. Malan

In deep level hard rock mining the rheological behaviour of the rock is important as time-dependent aseismic processes can lead to a stable dissipation of energy thus reducing violent outbursts. Underground closure measurements, observations of time-dependent fracture formation and siesmic data indicate that the rock in deep South African gold mines shows significant time-dependent behaviour. The objective of this work is to quantify the time-dependent rock behaviour for laboratory specimens and underground conditions. Laboratory experiments indicated that lava and quartzite specimens undergo measurable creep strain at stress magnitudes below the failure stress. Quartzite is however prone to more significant creep at lower stress levels. A viscoelastic analysis showed that laboratory creep results can not fully explain the behaviour observed underground. The in situ behaviour is governed mainly by the rheological behaviour of the fracture zone and the resulting time-dependent formation of new fractures. A viscoplastic discontinuity model implemented in a boundary element program is used to simulate this behaviour.

Jan 1, 1997

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

By D. Moses, J. A. Onyango

Carbonatites are generally competent rock masses with rock mass rating class II rating 60–74. In spite of their competency, they tend to be affected by weak features like manganese-iron veins and/or in situ rock damage due to brecciation associated with carbonatite complexes. Rock slope failure in such hard rocks is complex since such structures within the rock mass form weak links that could potentially control slope instability. In this contribution, a numerical simulation using phase2 v 7.0 was carried out to investigate the influence of in situ rock damage on the stability of mine pit walls. The outcome reveals that, the existence of breccia in the competent rock mass has the capability to reduce the slope stability performance particularly at gentle dipping angles of emplacement in close range to the slope toe. However, as the emplacement position of breccia moves away from the pit wall, the stability performance increases at gentle dipping angle <50º. On the contrary, at the dipping angle of 50° the performance of slope reduced, and at steeper angles >50° the impact becomes negligible. Thus, from a series of analyses, mine design in brecciated rock masses, the ratio of 1:5 between the breccia distance from slope toe and pit depth should be implemented to counter its impact, and if the breccia is within or close to the pit limit, a deliberate effort must be made to mine it out.

Sep 1, 2025

By R. Ribacchi, P. Tommasi, C. Consorti, P. Campedel

The runout of dry blocky rock avalanches produced by planar rockslides affecting a limestone formation with clayey interbeds is analysed by means of distinct element modelling. Numerical analyses are validated by means of the back analysis of a historical rockslide occurred in the investigated area and physical aspects of the phenomenon evidenced by modelling are discussed. On analyse par la méthode aux élements distincts la distance de parcours des avalanches rocheuses sèches produites par des glissements plan interessant une formation de calcaire à intercalaires argilleux. Les analyses numeriques sont validées à l’aide de la back-analysis d’un glissement historique survenue dans le site en examen. On décrit les aspects physiques su phénomène mis en évidence par la modélisation efféctuée. In diesem Beitrag wird die Reichweite von Steinlawinen besthend aus trockenem blockhaftem Fels mittels der Distinct Element Methode untersucht. Die Steinlawinen werden erzeugt von Rutschungen in einer Kalkstein-Formation mit tonhaltige Schichten betreffen. Die numerischen Berechnungen wurden anhand einer Simulation einer historischen Bergsturzen verifiziert, der sich auf den untersuchten Gebiet ereignete. Auf der Basis der erhaltenen Ergebnisse wurden die physikalischen Aspekte der untersuchten Steinlawinen analysiert.

Jan 1, 2003

By R. M. Spang

Abstract Between the German city of Dresden and the Czech capital Prague a 4-lane highway is under con-struction. At the outskirts of Dresden it will cross the narrow and deeply eroded Weißeritz Valley by a bridge. Two twin tube tunnels under oblique angles join the bridge out of the rocky valley flanks. The different geotechnical conditions of these 4 tunnel portals, their design and construction are described within this publication. The two southern portals of the tunnel Dölzschen are situated within a vertical 65 m high former quarry slope, 25 m above the valley floor. The slope proved instable due to toppling failure and exposed serious rockfall risks. Systematic anchoring, scaling, rock bolting, netting and filling under extreme access conditions eliminated these risks. Tunnel excavation started from the slope surface without any pre-cut or conventional portal construction. The opposite northern portals of the tunnel Coschütz are situated in more gentle rock slopes. After removal of debris, excavation of the eastern tunnel started in a 30° slope striking oblique to the driving direction, without any precut, too. Because of the gentle slope inclination the cross section was not earlier completely covered by rock than 30 m behind. The western tunnel started from an optimized short, narrow and steep precut. Its flanks were stabilized by reinforced shotcrete and rock bolts. Because of the small distance between the tubes rock bolts were drilled into the cross section of the neighboring tunnel. Tunnel excavation was made by drill and blast operation, preliminary support consisted of steel arches, reinforced shotcrete and radial rock bolts. Thorough survey of the bolt’s coordinates and direction prevented them from meeting each other. Rock bolts were of the permanent type to prevent the final lining from being obliquely loaded. Systematically arrayed measuring devices checked deformations of slopes and tunnels. Zusammenfassung Der Neubau der Bundesautobahn A 17 wird Dresden und Prag miteinander verbinden. Die vierspurige Autobahn quert westlich von Dresden das enge und tief eingeschnittene Tal der Wilden Weißeritz mit einer Brücke. An beide Brückenwiderlager schließen mit schiefwinkligem Anschnitt doppelröhrige Tunnel an, deren Portale in den felsigen Talflanken liegen. Die unterschiedlichen geotechnischen Verhältnisse, die Überlegungen für einen jeweils optimalen Entwurf und der Bau der portalnahen bergmännischen Tunnelabschnitte sind Gegenstand dieser Veröffentlichung. Die Südportale des Tunnels Dölzschen liegen in einer vertikalen, 65 m hohen Felswand, 25 m über dem Talgrund. Die Felswand erwies sich als global kippgefährdet, außerdem lagen flächig verteilte erhebliche Steinschlag- und Felssturzrisiken für Bau und Betrieb vor. Die Kippgefahr wurde durch ein Systemraster aus vorgespannten Felsankern, die Steinschlag- und Felssturzrisiken durch bergsteigerisches Beräumen mit dem Brecheisen, Felsnägel und Steinschlagschutznetze eliminiert. Der Tunnelausbruch begann von einer Vorschüttung direkt in der Felswand ohne Voreinschnitt im Schutz einer kurzen Luftbogenstrecke. Die gegenüberliegenden Nordportale des Tunnels Coschütz befinden sich in wesentlich flacheren Hängen. Nach dem Aushub einer mehrere Meter dicken Abraumhalde begann der Tunnelausbruch der östlichen Röhre asymmetrisch mit einer Luftbogenstrecke in einer spitzwinklig zur Vortriebsrichtung streichenden, 30° mit dem Vortrieb steigenden Felsfläche, ebenfalls ohne Voreinschnitt. Wegen der flachen Neigung der Böschung war der Tunnelquerschnitt erst nach 30 m vollständig überdeckt. Für den Vortrieb der westlichen Tunnelröhre mussten erst eine zwischen den Röhren vorhandene Felsnase teilweise abgetragen, die westlich anschließende zurückspringende Felswand vertikal gestellt und gesichert und Felsaushub in der rechten Flanke getätigt werden. Der damit entstehende Voreinschnitt wurde so kurz wie möglich und ohne seitliche Arbeitsräume ausgeführt. Die Sicherung der Böschungen erfolgte mit bewehrtem Spritzbeton und Felsnägeln. Wegen des geringen Abstands der beiden Röhren wurden die unteren Lagen der radialen Ausbruchsicherung durchgeankert. Der Tunnelvortrieb begann im Schutz eines geankerten Portalkranzes und ebenfalls von einer Luftbogenstrecke aus.

Jan 1, 2003

By Y. H. Suh, H. C. Lee, D. S. Kim

A progressive karst formation and its influence upon engineered structures in the ‘phil-karst’ rock mass draw a tunnel engineer’s special attention to a long-term stability and the maintenance issues. Karst sinkholes of any size beneath the railway bed cause train wrecks or long interruptions in train traffic during rehabilitation work. The collapse of cave roof, called a ‘doline’, is in general connected to the cave by the gradual dissolving of the rock, developing into subsidence and sink-holes. The principal conclusions obtained from the field experiments are as follows: It is found that the development of karst cavity shows a relationship with a structural geological line and it is necessary to define the dominant directions of joint and geological layer (formation). The relation-ship between the water flow and joint direction can be used as an indicator of cavity presence in their direction. In addition the direction of in-situ stress can play a role in the development of karst cavities. A risk map of karst scenario is produced for the tunnel supporting systems with rock type classifications in water-soluble karstic rock mass. Eine fortschrittliche Karst-Formung und sein Einfluß auf angelegten Strukturen in der Phil-Karst-Felsenmasse wecken einem Tunnelingenieur eine besondere Aufmerksamkeit zu einer langfristigen Stabilität und der Wartungsausgaben auf. Karstensinkhöhlen in irgendeinen Größen unter dem Eisenbahnbett sind die Ursache der Zugeszerstörung oder der langen Unterbrechungen in Zugverkehr während Rehabilitationsarbeit. Der Zusammenbruch von Höhlendach, d.h. ein “doline”, ist im allgemeinen an die Höhle, die durch das allmähliche Auflösen des Felsen zu entstehen ist und sich in die Subsidence und Sinkhöhlen entwickeln, angeschlossen. Die Hauptschlüsse, die von Feldenprüfungen erhalten wurden, sind folgendermaßen: es wird gefunden, daß die Entwicklung von Karstenhöhlung eine Beziehung mit einer strukturellen geologischen Linie zeigt und es notwendig ist, die vorherrschenden Richtungen von Gelenk und geologischer Schicht (die Formung) zu definieren. Die Beziehung zwischen dem Wasserablauf und der gemeinschaftlichen Richtung kann als ein Anzeiger von Höhlungsanwesenheit in ihrer Richtung benutzt werden. Zusätzlich kann die Richtung von In-Situ-Spannung eine Rolle in der Entwicklung der Karstenhöhlungen spielen. Für das Tunnelunterstützungssystem, welches mit Felsentypenklassifizierungen in wasserlöslicher Karstic-Felsenmasse, ist eine Risikokarte von Karstenszenar hergestellt. Une formation progressive de karst et son influence sur les structures tracées dans la masse de roche "phil-karst" retiennent l&apos;attention particulière des ingénieurs de tunnel aux problèmes de la stabilité à long terme et du maintien. Les creux de karst de toute la taille sous le chemin de fer causent les accidents de trains ou de longues interruptions pendant le travail de réhabilitaion. L&apos;effondrement du plafond de caverne qui s&apos;appelle "doline" s&apos;est, en général, connecté à la caverne par dissolution progressive de la roche, en devenant l&apos;affaissement et les creux. Les conclusions importantes venant des experimentations sur le terrain sont suivants: d&apos;abord, le développement de la cavité de karst montre le rapport avec la ligne géologique de la structure et il est nécessaire de définir les directions dominantes du joint et la couche(formation) géologique. La relation entre l&apos;écoulement de l&apos;eau et la direction du joint peut être utilisé comme un indicateur de la présence de la cavité dans leur direction. De plus, la direction sur place peut contribuer au développement des cavités de karst. Le plan risqué de karst s&apos;est produit pour le système d&apos;appui du tunnel avec les classifications du type de roche dans la masse de roche karstique qui est soluble dans l&apos;eau.

Jan 1, 2003

By H. A. Bilgin, A. Özgenog?lu, G. Kaçar

In this study, the influences of rock mass properties on the blasting performance in open cast mines are investigated. To this end, discontinuity spacings and discontinuity orientations are measured and full scale blasts with various designs are observed in open cast mines of Aegean Lignite (ELI) and Bursa Lignite (BLI) Establishments belonging to Turkish Coal Enterprises (TKI). For each blast, blasting cost is calculated, and particle size distribution representing the fragmentation of muckpile is determined by means of Split-Desktop software using image processing. 50%(K50), 80%(K80) passing sizes and topsize values are used in the determination of blasting performance according to rock mass properties. The relationships between orientation angle, which is the acute angle between the strikes of slope face and major discontinuity, and 50%(K50) and 80%(K80) passing sizes and topsize values and also blasting cost are investigated in order to analyse the influences of major discontinuity orientation on fragmentation and blasting cost. Furthermore, the relationships between discontinuity modal spacing (or block size index) and 50%(K50) and 80%(K80) passing sizes and topsize values and also blasting cost are investigated in order to analyse the influences of discontinuity spacing on fragmentation and blasting cost. In this paper, the trends observed in these relationships are discussed and the importance of it in mining is commented. Dans ce travail, Il a été traite les influences des qualites des rocheux massif sur les performances des abattages de l’excavation a ciel ouvert. Dans ce cas, les excavations a ciel ouvert dans les Entreprises Lignite d’Aegean et de Bursa qui appartient a La Societe Charbon de la Turquie; Il a été mesuré le trou du discontinuite et l’orientation du discontinuite et aussi, Il a été observé les abattages qui sont pareilles aux critaires exactes. Pour chaque abattages, Il a été fait le control des expences et la distribution du particle au dimension du pile qui a été deja abatté, a été trouve en utilisant le Software du Split-Desktop. Pour determiner les influences des qualites des rocheux massif sur les performances des abattages, Il a été utilisé K50, K80, et le plus grand valeurs des dimensions. Aussi pour determiner l’influence sur l’orientation du discontinuite majeur de la fragmentation et les expences de l’abattage, Il a été observé les relations entre l’angle de l’orientation ( C’est l’acutage entre la direction du banquette front et la direction du discontinuite majeur ) et les plus grand valeurs des dimensions et les expences de l’abattage. Plus, pour determiner des influences du trou du discontinuite sur l’abattage et la fragmentation; Il a été observé la relation entre l’index de la dimension du block et K50, K80 et les plus grand valeurs des dimensions et aussi les expences de l’abattage. Pour conclure; on peut dire que dans cette presentation, apres la discusssion des sujets consideres ces relations, Il a été souligné l’importances de ces relations dans la domain de la Minéralogie. In dieser Studie wurden die Einflüsse von Gesteinsmasse Eigenschaften auf die Sprengleistung in Tagebau Bergwerken untersucht. Zu diesem Zweck wurden Diskontinuität Abstände und Diskontinuität Orientierungen gemessen und Sprengungen im Originalmaßstab mit verschiedenen Anordnungen in Tagebau Bergwerken der Ägäischen Braunkohle (ELI) und Bursa Braunkohle (BLI) Betrieben, die zu der Türkischen Kohlegesellschaft (TKI) zugehörig sind, beobachtet. Für jede Sprengung wurden die Sprengkosten berechnet und die Teilchengrößenverteilung zur Darstellung der Aufteilung von Haufwerk ist durch Mittel von Teilbelegungssoftware, das Bildverarbeitung verwendet, bestimmt worden. 50% (K50), 80% (K80) durchlaufende Größen und Spitzengröße Werte wurden zur Bestimmung von Sprengleistung geordnet nach Gesteinsmasse Eigenschaften benutzt. Die Beziehungen zwischen Orientierungswinkel, welches der scharfe Winkel zwischen den Streichen der Hangfläche und Hauptdiskontinuität ist, und 50% (K50) und 80% (K80) durchlaufende Größen und Spitzengröße Werte sowie Sprengkosten wurden untersucht, um die Einflüsse von Hauptdiskontinuität Orientierung auf Aufteilung und Sprengkosten zu analysieren. Außerdem, wurden die Beziehungen zwischen Diskontinuität modal

Jan 1, 2003

By S. K. Murphy, S. M. Spottiswoode, A. M. Milev, D. Geyser

A portable, stand-alone instrument especially designed for recording strong ground motion was used in this study to create a large database of peak particle velocities measured underground. A total number of 39 sites located in stopes mining Carbon Leader and Ventersdorp Contact Reefs were investigated. Peak particle velocities whith values up to 3 m/s were recorded at some sites. The data recorded on the skin of the excavations were compared to the data recorded by the mine seismic networks to determine the site response. The maximum site response was obtained for source radii of between 5 m and 30 m and events locating within 200 m of the site. The extreme values of peak particle velocities were obtained in cases were the face-area lay within the source radius. Un instrument portable unique spécifiquement conçu pour enregistrer les mouvements dynamiques des terrains, a été utilisé dans cette étude pour créer une base de données importante sur la vélocité maximum des particules, mesurée en souterrain. Un nombre total de 39 sites situés dans les excavations exploitant les récifs appelés ‘Carbon Leader et Ventersdorp Contact Reefs’, a été investigué. Une vélocité maximale avec des valeurs allant jusqu’ à 3 m/s a été enregistrée sur certains sites. Les données enregistrées sur le bord de l’excavation ont été comparées aux données enregistrées par les réseaux séismiques de la mine pour déterminer la réponse du site. La réponse maximum du site a été obtenue pour des sources de rayons entre 5 m et 30 m et des évènements situés dans les 200 m du site. Les valeurs extrêmes de vélocités maximales ont été obtenues pour les cas où la zone de face se trouve à l’intérieur du rayon de la source. Ein mobiles, alleinstehendes Instrument, speziell entworfen um starke Formationsbewegungen aufzuzeichnen, wurde in dieser Studie verwendet um eine große Datenbank von Partikelspitzengeschwindigkeiten, die Untertage gemessen wurden, aufzuzeichnen. Eine Gesamtanzahl von 39 Aufstellungsorten in den Schichtabbauorten vom Carbon Leader und Ventersdorp Contact Reef wurden untersucht. Partikelspitzengeschwindigkeiten mit Werten bis zu 3 m/s wurden an einigen Standorten aufgezeichnet Die an der Oberfläche des Grubenraumes aufgezeichneten Daten wurden mit jenen Daten verglichen, die vom seismischen Netzwerk der Grube notiert wurden, um die örtliche Reaktion des Standortes zu bestimmen. Die maximale Standortreaktion wurde für Ursprungsradien von zwischen 5 m und 30 m erhalten und Ereignissen die sich innerhalb von 200 m vom Standort befanden. Die extremen Werte der Partikelhöchstgeschwindigkeiten wurdenin jenen Fällen erreicht wo sich der Abbaubereich innerhalb des Ursprungsradiuses befand.

Jan 1, 2003