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By Y. -H. Chang, Y. -J. Jou, T. -S. Ueng, I. -H. Peng

In order to systematically study the size effect on the shear strength of rock joints, this study used the computer-aided-manufacturing system to reproduce the artificial rock joints for saw-toothed joints, Barton's standard joint profiles of JRC = 4~6 and 18~20, and natural rock joint profiles. We divided, enlarged, reduced, and assembled these joint profiles to obtain joint specimens of various sizes ranging from 75 mm to 300 mm in length. The shear strengths of these joint specimens were tested under different normal stresses using a direct shear test apparatus. The surface conditions of the joints at failure were also examined. The size and geometry effects on the shear strengths of these joints of various sizes and configurations were evaluated based on the test results. Um die künstlichen Trennflächen für reguläre dreieckige Trennflächen, Bartonsche standardmäßige Querschnitte der Trennflächen von JRC = 4~6 und 18~20 und natürliche Querschnitte von Trennflächen wiederherzustellen, benutzt diese Forschungsarbeit das Computergestützte-Erstellungssystem, damit die Maßstabswirkung auf die Scherfestigkeit von Trennflächen systematisch untersucht werden kann. Die Querschnitte werden geteilt, vergrößert, verkleinert und zusammengesetzt, um Trennflächenproben in Längen variierend von 75 mm bis 300 mm zu erhalten. Die Scherfestigkeit dieser Trennflächenproben wird unter unterschiedlichen Normalspannungen mit einem Direktscherversuchsgerät getestet. Die Querschnittszustände der Trennflächen bei Versagen werden ebenfalls untersucht. Nach den Untersuchungsergebnissen werden die Maßstabs- und Geometriewirkung auf die Scherfestigkeit dieser Trennflächen verschiedener Größen und Konfigurationen ausgewertet. Pour étudier systématiquement l’effet de la dimension des fractures des roches sur leur résistance au cisaillement un système de creation de fractures artificielles à l’ordinateur a été employé. Des fractures artificielles triangulaires, profils de fractures de Barton avec JRC = 4~6 et 18~20, et profils de fractures naturelles ont été reproduits. Les profils des fractures ont été arrangés de manière à obtenir des échantillons de longueur entre 75 et 300 mm. Une boîte de cisaillement a été utilisée pour étudier la résistance des fractures au cisaillement, sous plusieurs conditions de contraintes normales. Les conditions superficielles des fractures après rupture ont été étudiées. Les résultats de ces essais, effectués sur plusieurs échantillons de dimensions et configurations variées, ont contribué à établir l’influence des dimensions et de la géométrie des fractures sur leur résistance au cisaillement.

Jan 1, 2003

By W. Wittke, J. Gattermann

ABSTRACT: One alternative to close a radioactive waste repository in rock salt is the construction of a “Cross Section Closure (CSC)“ sealing barrier. The proposed material for the CSC is highly compacted bentonite. To investigate the swelling behaviour of a highly compacted bentonite a large number of laboratory tests were performed. In addition, large scale model test were carried out to demonstrate the development of a nearly homogeneous and isotropic swelling pressure. The results of the large scale model tests were interpreted numerically based on the models for stress-strain behaviour and water uptake which are implemented in the finite element codes FEST03 and HYDOPO. The investigations show a good agreement of the results of the model tests and the corresponding analyses and show, that the theoretical models are capable of describing the behaviour of sealing structures based on highly compacted bentonite. ZUSAMMENFASSUNG: Eine Möglichkeit für den Verschluß eines Endlagers für radioaktive Abfälle im Steinsalz ist die Konstruktion einer Querschnittsabdichtung aus hochverdichtetem Bentonit. Zur Untersuchung des Quellverhaltens von hochverdichtetem Bentonit wurden eine große Anzahl von Laborversuchen durchgeführt. Um die Entwicklung eines nahezu homogenen und isotropen Quelldrucks nachzuweisen, wurden darüber hinaus auch Modellversuche in größerem Maßstab durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Modellversuche wurden im Hinblick auf die Wasseraufnahme und das Spannungs-Verformungsverhalten mit Hilfe numerischer Berechnungen mit den finite Element Programmen FEST 03 und HYDOPO interpretiert. Die Untersuchungen zeigen gute Übereinstimmungen zwischen Versuchs- und Berechnungsergebnissen. Die numerischen Modelle sind somit geeignet, das Verhalten von Abdichtungsbauwerken aus hochverdichtetem Bentonit zutreffend zu beschreiben. RÉSUMÉ: Une possibilité pour fermer un dépôt final de déchets radioactifs dans sel gemme est la construction d'un étanchement de coupe transversale, fabriqué de bentonite fortement compacté. Pour étudier le comportement de gonflement de bentonite fortement compacté, de nombreux essais en laboratoire ont été exécutés. En outre, des essais sur modèle sur une plus grande échelle ont aussi été exécutes afin de prouver le développement d'une pression de gonflement à peu près homogène et isotrope. Les résultats de ces essais sur modèle étaient interprétés en vue de l'absorption d'eau et du comportement contraintes-déformations par le moyen de calculs numériques avec les programmes d'éléments finis FEST03 et HYDOPO. Les études montrent de bonnes conformités entre des résultats d'essai et de calcul. Les modèles numériques sont ainsi capables de décrire justement le comportement d'ouvrages d'étanchement fabriqués de bentonite fortement compacté.

Jan 1, 2003

By S. M. Spottiswoode, Linzer. L. M.

We report on further progress in improving seismic locations by using the so-called double-difference method (Spottiswoode and Milev, 1998 and Waldhauser et al., 1999). Double-differences are obtained either using picked arrival times or various measures of time differences obtained from waveform pairs. The double-difference method provides for much improved relative locations by reducing the effect of the errors in the wave velocity of ray paths between each event and each geophone. Further improvements are obtained by using known locations, such as blasts. One of the difficult problems that we have overcome is that of finding the best “weights” for the time corrections. Experience obtained in relative moment tensor inversions by Andersen (2001) suggests that use of median corrections is both more stable and more accurate, even while the locations of the individual events is based on weighted least-squares minimization. A hybrid location program with known reference events has been developed. Tests on a synthetic data set gave relative locations that were much less widely spread than the absolute locations. The use of known event coordinates (blasts) moved the relative locations back towards the real locations. These results are confirmed in preliminary analysis of data from a mine. The absolute locations are adjusted using blast events restricted to the line of tunnel development. Inter-event distances are distributed in a power-law fashion that suggests that the relative location accuracies are improved by a factor of three or more. Nous rendons compte des progrès faits dans l’amélioration des locations de séismes en utilisant la méthode appelée de double- différence (Spottiswoode and Milev, 1998 et Waldhauser et al., 1999). On obtient les double-différences soit en utilisant des temps d’arrivée choisis soit des mesures variées de différences de temps obtenues de doublets de forme d’onde. La méthode de double-différence fournit des locations relatives très améliorées en réduisant l’effet des erreurs dans la vitesse d’onde des trajectoires de rayon entre chaque évènement et chaque géophone. D’autres améliorations sont obtenues en utilisant des locations connues, telles que les coups de mine. Un des problèmes difficiles que nous avons surmontés est celui de trouver les meilleurs coefficients de pondération pour les corrections de temps. L’expérience obtenue dans des inversions de phases tensorielles relatives par Andersen (2001) suggère que l’utilisation de corrections médianes est à la fois plus stable et plus exacte, même lorsque la location des évènements individuels est basée sur minimisation pondérée de moindres carrés. Nous avons développé un programme hybride de location avec des évènements connus pour référence. Des tests sur des données artificielles ont donné des locations relatives qui étaient beaucoup moins étendues que les locations absolues. L’utilisation de coordonnées d’évènements connus (coups de mine) a ramené les locations relatives vers les locations réelles. L’analyse préliminaire des données d’une mine a confirmé ces résultats. Les locations absolues sont ajustées en utilisant des évènements de coup de mine restreints à la ligne du développement du tunnel. Les distances entre chaque évènement sont distribuées comme par loi exponentielle ce qui suggère que les degrés d’exactitude des locations relatives sont améliorés par un facteur de trois ou plus. Wir berichten über einen weiteren Fortschritt, die seismische Positionen unter Verwendung der zu sogenannten Doppel-Unterschied-Methode (Spottiswoode und Milev, 1998 und Waldhauser et al.,1999) zu verbessern. Doppel-Unterschiede werden entweder mit ausgewählten Ankunftszeiten oder verschiedenen Messungen von Zeitunterschieden erreicht, die von den Wellenformpaaren erhalten werden. Die Doppel-Unterschied-Methode liefert viel verbesserte relative Positionen unter Verringerung der Auswirkung von Fehlern in der Wellengeschwindigkeit von Strahlengängen zwischen jedem Fall und jedem Geophon. Weitere Verbesserungen werden erreicht, indem man bekannte Positionen, wie Sprengungen verwendet. Eines der schwierigen Probleme, die wir überwunden haben, ist jenes des Findens der besten "Gewichte" für die Zeitkorrekturen. Die Erfahrung, die in den relativen Momentspannerumkehrungen von Andersen (2001) gewonnen werden bietet den Schluß an, daß der Gebrauch von mittleren Korrekturen beständiger und genauer ist, sogar wenn die Positionen der einzelnen Fälle auf der bewerteten Reduzierung der Methode der kleinsten Quadrate basiert. Ein hybrides Positionsprogramm mit bekannten Bezugsfällen ist entwickelt worden. Tests auf einem synthetischen Dataset gaben relative Positionen, die viel weniger weit gestreut waren als die absoluten Positionen. Der Gebrauch von bekannten Fallkoordinaten (Sprengungen) schob die

Jan 1, 2003

By N. Kumar, A. K. Dhawan, A. Varughese, S. K. Khullar

Abstract The in-situ stress field is one of the primary parameters influencing the performance of underground structures particularly in the Himalayas where there is strong influence of topography and geology on in-situ stresses. It is always advisable to measure the in-situ stresses, in whatever best way possible. Hydrofracturing is one of the methods by which in-situ stress can be measured. This paper briefly describes details of the concept of Hydrofracturing in arriving at the in-situ stresses of the rock mass at Pancheswar Project. The data obtained from the tests has been analysed, interpreted and the results are presented in this paper. Kurzfassung Das Spannungsfeld an Ort und Stelle ist einer der wichtigsten Parameter, die das Verhalten der Untergrund-Struktur beeinflussen, insbesondere in den Himalayas, wo die Topografie und die Geologie einen grossen Einfluss auf die oertlichen Spannungen ausueben. Es empfiehlt sich stets die Spannungen an Ort und Stelle so gut wie moeglich zu erfassen. Die Hydrofraktur bzw hydrografisches Zerstueckeln ist eine der Methoden, die bei den Messungen der oertlichen Spannungen verwendet werden koennen. Diese Abhandlung beschreibt kurz Einzelheiten ueber das Konzept von Hydrofraktur bei der Bestimmung der Spannungen an Ort und Stelle von der Felsmasse bezueglich des Projekts Pancheshwar. Die gewonnenen Daten aus den Messungen wurden analysieret und ausgewertet. Die Ergebnisse werden dabei vorgelegt. Sommaire Le champ de contraintes in-situ est un des paramèters principaux influencant l’exécution des structures souterraines particulierèment en Himalaya où les forces in-situ sont fortement influencées par les caractéristiques topographiques et géologiques de la région. La fracturation hydraulique est une technique qui permet de mesurer des forces in-situ des massifs rocheux. Cet article décrit brièvement le mécanisme de fracturation hydraulique et présente les résultats de mesure des forces in-situ des roches au site du projet hydroélectrique de Pancheswar.

Jan 1, 2003

By S. Jeon, J. Kim, H. Lee

Though the importance of the engineering rock mass properties such as deformation modulus, cohesion and friction angle is emphasized, the researches on the reliability of these values are rarely performed. By using modified Takagi-Sugeno (TS) fuzzy inference system, a fuzzy model was developed based on the data obtained from domestic tunnel construction sites, and the ability of prediction was compared with the empirical equations conveniently used for estimating these values, which finds that fuzzy model is better than empirical equation. Sufficiently large database, however, is required for training the fuzzy model for more accurate prediction. Obwohl die Wichtigkeit der technischen Eigentümer der Felsenmassen wie zum Beispiel Verformungsmodulus, Bindekraft und Reibungswinkel betont werden, wird die Forschung auf der Zuverläßigkeit dieser Werte selten durchgeführt. Mit modifiziertem Takagi Sugenos (TS) Flaumigenschlußsystem wird die Flaumigenmodelle von den Daten, die von inländischen Tunnelbaustellen erhalten werden, entwickelt. Zum Schätzen dieser Werte ist es viel günstig, Flaumigenmodell zu benutzen, als zu adoptieren die empirische Gleichung für die Fähigkeit der Voraussage. Genügende große Datenbank wird aber zum Ausbilden flaumigen Modells für genauere Voraussage erfordert. Quoique l'importance sur la caractéristique d'ingénierie de la masse de roche comme le module de déformation, la cohésion et l'angle de friction, soit soulignée, la recherche sur la confiance de ces valeurs est rarement effectuée. Avec le système modifié de Takagi-Sugeno(TS) fuzzy inférence, le nouveau modèle fuzzy s'est développé. Après avoir estimé sa valeur, nous pouvons savoir que ce modèle fuzzy, basé sur les données venant du chantier de construction de tunnel national, est mieux que l'équaton empirique. Pourtant plus de données de base sont indispensables pour produire le modèle fuzzy plus précis.

Jan 1, 2003

By P. Sun

Abstract: From the viewpoint of interaction mechanics of solid and gas, a coupled mathematical model is presented for coal/rock mass deformation and gas leak flow in parallel deformable coal seams. Numerical simulations for the prediction of the safety range of mining of protection layer are performed with experimental data from a mine with potential danger of coal/gas outbursts. Analyses show that the numerical simulation results are consistent with the measured data on the spot. Therefore, the coupled model shows a positive future for applications in a wide range. ZUSAMMENFASSUNG:Von der Veranschaulichung der Abhängigkeit Mechaniker für Körper und Gas, wird ein verbundenes mathematisches Modell für festen coal/rock Deformation und Gasleckstelle Fluß in parallele deformable Kohlenähte dargestellt. Numerische Simulationen für die Vorhersage der Sicherheit Strecke, die Schutzschichtbergbau verwendet, werden mit experimentellen Daten von einer Grube mit möglicher Gefahr der coal/gas Ausbrüche durchgeführt. Analysen zeigen, daß die numerischen Simulation Resultate mit den gemessenen Daten bezüglich des Punktes gleichbleibend sind. Folglich zeigt das verbundene Modell eine positive Zukunft für Anwendungen in einer breiten Strecke. RÉSUMÉ: Du point de vue de la mécanique d'interaction pour le solide et le gaz, un modèle mathématique couplé est présenté pour l'écoulement plein de déformation de coal/rock et de fuite de gaz dans les filons houillers deformable parallèles. Des simulations numériques pour la prévision de la gamme de sûreté employant l'exploitation de couche de protection sont effectuées avec des données expérimentales d'une mine avec le danger potentiel des accès de coal/gas. Les analyses prouvent que les résultats numériques de simulation sont conformés aux données mesurées sur place. Par conséquent, le modèle couplé montre un futur positif pour des applications dans un éventail.

Jan 1, 2003

By R. Boom, J. Halder, B. Snoeijer, B. Deo, A. Overbosch

Operational data of BOF and the slag samples for different starting conditions of phosphorus(0.06–0.26 per cent P) and silicon content (0.3–1.2 per cent Si) of hot metal have been analysed. The contribution of parameters that are well known to affect phosphorus distribution at tap, like basicity, temperature, FeO content of slag, slag mass etc., is investigated through the models of ionic theory of slag, optical basicity, regular solution approach and molecular theory of slag. The best overall results are obtained by the model based on molecular theory of slag in which several operational parameters are also incorporated. The investigations of different slag samples, based on optical, SEM, EPMA and X-ray studies, reveal the effect of MgO and Al2O3on slag morphology and phosphorus distribution in different phases. It is important to consider phosphorus distribution ratio in the solid and liquid part of slag. The solid part of slag, which is mostly dicalciumsilicate, can contain up to 5 per cent phosphorus. The phosphorus content of the liquid part of slag may depend upon the phosphorus content of hot metal or phosphorus load of slag. It is found that incorporation of effect of dicalciumsilicate in the model improves the accuracy of prediction. For better process control, the addition of iron ore towards the end of blow must be avoided while treating high phosphorus hot metal or during the production of ultra low phosphorus steels. Keywords: steelmaking, BOF, phosphorus distribution, slag morphology, MgO, Al2O3,dicalciumsilicate, process control, models

Jan 1, 2004

By A. Thoraval, K. B. Slimane, O. Ozanam

The REP experiment is part of the research programme conducted by Andra to investigate the possibility of reversible radwaste disposal in a Jurassic (Callovo-Oxfordian) argillite formation at the Meuse/Haute-Marne underground laboratory site in northeastern France. The experiment focuses on the hydromechanical response of the formation to sinking the laboratory access shaft. Modelling of boreholes and shaft sinking operations has helped to optimise measurement point locations based on initial stress tensor anisotropy, while minimising interaction between instrument boreholes. Analyses were made of model sensitivity to intrinsic rock characteristics, hydromechanical coupling properties and sensor installation procedures. L’expérimentation REP fait partie du programme de recherche pluridisciplinaire engagé par l’Andra pour étudier la possibilité d’un stockage réversible des déchets radioactifs dans la formation Callovo-Oxfordienne des argilites du site de Meuse/Haute-Marne (Commune de Bure - France). Cette expérimentation permettra d’étudier la REponse hydromécanique de la formation aux sollicitations engendrées par le fonçage du Puits d’accès du laboratoire souterrain de recherche. Afin d’optimiser le positionnement des points de mesures, compte tenu de l’anisotropie du tenseur des contraintes initiales, et de minimiser les interactions entre les forages d’instrumentation, des modélisations des forages et du creusement du puits ont été conduites. Des analyses de sensibilité aux caractéristiques intrinsèques de la roche, aux propriétés de couplage HM et aux protocoles d’installation des capteurs ont été faites. Die REP-Untersuchung ist Teil des multidisziplinären Forschungsprogramms, das die ANDRA im Callovo-Oxfordian-Tonstein in situ am Standort Meuse/Haute Marne (Gemeinde Bure – Frankreich) im Hinblick auf eine Eignung zur reversiblen Lagerung radioaktiver Abfälle durchführt. Dabei soll das hydro-mechanische Verhalten der Formation auf die Beanspruchungen, die durch das Abteufen des Zugangsschachts zum Untertage-Forschungslabor erzeugt werden, untersucht werden. Zur optimalen Positionierung der Messpunkte unter Berücksichtigung der Anisotropie des Tensors der Ausgangsspannungen und zur Minimierung der gegenseitigen Beeinflussung der Instrumentierbohrungen wurden ein Schachtabteuf- und Bohrmodelle entwickelt. Zur Untersuchung der inhärenten Eigenschaften des Gesteins, des gekoppelten HM-Verhaltens und der Installationsprotokolle der Messsonden wurden Sensibilitätsanalysen durchgeführt.

Jan 1, 2003

By D. A. Spencer, L. J. Gardner

In light of the apparent productivity benefits provided by mechanised stoping, Impala Platinum Limited commissioned a study to investigate its possible implementation for mining reserves located 1200 – 1700 m below surface. This paper records the methodology employed for designing a support system for such mechanised mining, as well as initial conclusions of the work done. Preliminary results show the concept to be technically feasible; work was however stopped due to financial non-viability. En considération des bénéfices de production apparents que donne l’exploitation par gradins mécanisée, Impala Platinum Limited a commissionné une étude visant à examiner sa mise en œuvre possible pour des réserves minières situées à 1200 – 1700 m sous la surface. L’étude présente rapporte la méthodologie employée pour créer un système de support pour ce genre d’exploitation mécanisée, ainsi que les conclusions initiales de ce projet. Les résultats préliminaires montrent que le concept est techniquement faisable ; cependant le travail fut arrêté à cause de difficultés de rentabilité. Im Licht des offensichtlichen Produktivitätsnutzens auf Grund mechanisierten Stossbaus, kommissionierte Impala Platinum Limited eine Studie, die dessen mögliche Implementierung für den Abbau von Reserven 1200 - 1700 m unterhalb der Oberfläche untersuchen soll. Dieses Elaborat dokumentiert sowohl die Methode die für das Design eines Unterstützungssystems für eine derartige mechanisierte Abbauweise angewendet wird als auch die anfänglichen Konklusionen der geleisteten Arbeit. Anfängliche Resultate zeigen daß das Konzept technisch durchführbar ist; die Arbeit wurde jedoch wegen der finanziellen Nichtrealisierarkeit gestoppt.

Jan 1, 2003

By M. Arlandi, J. C. Monge

In this paper, the finite element method is used to obtain deformations of a rock tunnel. More than 3,000 numerical simulations and calculations were carried out. The analysis of this results has allowed to achieve mathematical formulations and graphs, to obtain in advance support monitored displacements in tunnelling construction, so they can be predicted before excavation and supporting woks. The application of the presented formulations and charts will aid engineers to control tunnel monitoring, reducing decision time when problems occur. The analysis is limited to cases involving elastic behaviour of the terrain for tunnels of average to good quality in rock, and to excavation sections of average or smaller dimensions for road tunnels. The results show that, in all cases, mathematical expressions to obtain induced displacements around tunnel excavations, have similar pattern than Kirsch (1898) expressions for circular excavations. As corollary of the achieved results, a method to estimate in situ natural geostress ratio K0=sh/sv , by means of convergence measurements, is presented. In diesem Beitrag wurden die Verschiebungen eines Tunnels durch die Methode de Finiten Elemente berechnet. Mehr als 3000 numerische Simulationen und Berechnungen wurden ausgeführt. Die Analyse dieser Resultate hat es ermöglicht, mathematische Formeln und Grafiken zu entwickeln, die zur Voraussage der Verschiebungen in Tunnel dienen, auch unter Betrachtung der verschiedenartigen Abstützungen. So können die Verschiebungen vor den Erdarbeiten und dem Bau der Abstützung abgeschätzt werden. Die abgeleiteten Formeln und Grafiken werden vor allem einen grossen Dienst für Ingenieure bei der Mithilfe zu zeitsparenden Entscheidungen im Tunnelbau und bei der Tunnelkontrolle leisten. Die analysierten Fälle sind auf eine elastische Modellierung des Baugrunds beschränkt, sowie auf eine mittlere bis gute Qualität des Felsens und auf die Aushebung von Abtragungsabschnitten mittlerer oder geringer Grösse für den Strassenverkehr. Die Resultate zeigen, dass in allen Fällen die hergeleiteten Formeln zur Berechnung der durch den Tunnelbau verursachten Verschiebungen um den Tunnel die gleiche mathematische Struktur haben wie diejenigen von Kirsch (1898) für kreisförmigen Bodenaushub. Als Korollarium der ausgeführten Berechnungen wird eine Methode zur Abschätzung der vorherrschenden in situ Geospannungs-Verhälniss K0=sh/sv angegeben, die von den Messungen der Verschiebungen im Tunnel ausgeht. Dans cet article, la méthode des éléments finis est utilisée pour obtenir les déformations d’un tunnel creusé dans la roche. Plus de 3000 simulations numériques et calculs ont été effectuées. L’analyse de ces résultats a permis de définir des modèles mathématiques et des abaques afin de prédire, avant l’excavation et les travaux de soutènement, les déplacements auscultés pendant la construction du tunnel. L’application de ces modèles et abaques permettra donc aux ingénieurs de contrôler les déplacements durant l’auscultation du tunnel et de réduire le temps de décision lorsque des problèmes surviennent. L’analyse est limitée au cas du comportement élastique du terrain pour des tunnels creusés dans de la roche de moyenne a bonne qualité, et à de sections d’excavation de petites à moyennes dimensions pour des tunnels routiers. Les résultats montrent que, dans tous les cas, les expressions mathématiques permettant d’obtenir les déplacements induits autour des excavations de tunnel, présentent des similitudes avec celles de Kirsch (1898) pour des excavations circulaires. Comme corollaire aux résultats obtenus, une méthode pour estimer le rapport des

Jan 1, 2003

By Van Sint JanM., M. Prudencio

ABSTRACT We report the results of a model-testing program to evaluate the strength characteristics of non-persistent joints. We describe the conditions under which new tensile cracks generate and propagate to connect existing joints so that the rock mass becomes fractured into several blocks, leading to a low strength. The strength of some models was equal to that along a single joint through the full sample length. In models with two joint sets, failure took place along a composite plane, partly sliding along a discontinuous joint and shearing through the intervening intact block of rock, or else by rotation and sliding of the blocks. This last failure mode could also lead to very low model strength. ZUSAMMENFASSUNG Dieser Bericht beschreibt die Ergebnisse von Versuchen mit Modellfelsmassen um den Einfluâ von unterbrochenen Rissen in ihrer Widerstandsfähigkeit zu untersuchen. Es werden die Umstände beschrieben unter denen neue Zugrisse entstehen, sich verbreiten, sich mit bestehenden Rissen verbinden und die Felsmasse in mehrere Felsblöcke zerlegen und zu einer kleinen Widerstandsfestigkeit führen. Der Widerstand einiger Versuchskörper entsprach der Festigkeit eines Risses der die ganze Länge des Versuchskörpers überquert.Versuchkörper mit zwei Rißfamilien versagten unter einer zusammegesetzten Ebene, zum Teil mit Verschiebungen nach unterbrochenen Rißebenen die sich durch Schnittversagen intakter Felsblöcke verbinden, und zum Teil durch Drehungen und Verschiebungen einzelner Felsblöcke. Die letzte Versagunsart kann zu einer stark verminderten Widerstansfähigkeit führen. RÉSUMÉ Nous présentons les résultats de quelques essais fait sur des modèles évaluant les caractéristiques de résistance des fractures discontinues. Nous décrivons les conditions sous lesquelles des nouvelles fissures de traction peuvent s’engendrer et se propager pour faire la connection avec des fractures existantes, de façon que le rocher se fracture en plusieurs blocs, menant à une résistance réduite. La résistance de quelques modèles fut égale a celle d’une fracture traversant toute la longueur du modèle. Pour les modèles ayant deux ensembles de fractures, la rupture a eu lieu sur une surface mixte, causée d’une part, par le glissement sur une fracture discontinue et d’autre part, par la rupture à travers le pont de matériel intact; ou bien par rotation et glissement des blocs. Cette dernière façon de rupture peut aussi aboutir à une très faible résistance des modèles.

Jan 1, 2003

By K. J. Oliver, A. G. Meyers, S. P. Hunt

Deformation Rate Analysis (DRA) and porosimetry have been used to demonstrate the “stress memory” effect in rock and to estimate the vertical in-situ stress in samples of fine-coarse grained sandstone and carbonaceous mudstone. The results of this study indicate that the stresses predicted using both methods are similar to those determined from depth and density of the overburden rocks. The results confirmed that DRA was still applicable even when the core had been sampled 18 months prior to testing. Additionally, the DRA results were modelled using the software PFC2D. A uniaxial test was modelled using the same rock parameters as those observed for the actual core samples. This numerical technique can be used as an aid for DRA results analysis, and can also be used to predict the minimum stress level at which the DRA technique is applicable. The results confirm that any rock mechanics laboratory having standard test equipment could apply the DRA method combined with standard UCS testwork to determine the in-situ stress. Mit der Analyse der Deformationsrate (DRA) und der Anwendung der Porosimetrie wird der Spannungsgedaechtnisseffekts (Stress Memory Effect) im Fels demonstriert, und es werden Abschaetzungen fuer die vertikale in-situ Spannung einer Probe aus mittelgrobem Sandstein und carbonierten Lehmstein getroffen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass die mit Hilfe dieser beiden Methoden ermittelten Spannungen sind vergleichbar. Die Ergebnisse bestaetigen, dass DRA noch anwendbar ist, wenn die Proben schon 18 Monate vor Untersuchungsbeginn gesammelt worden sind. Darueber hinaus wurden die DRA Ergebnisse mit Hilfe des Sofwarepakets PFC modelliert. Ein einaxialer Test wurde mit genau die gleichen Felsparametern, die fuer die eigentliche Probe gelten, modelliert. Diese numerische Methode kann sowohl als eine Unterstuetzung fuer DRA Ergebnisanalyse als auch zur Ermittlung der minimalen Spannung, bei dem die DRA Methode noch anwendbar ist, herangezogen werden. Die Ergebnisse bestaetigen, dass jedes Felsmechaniklabor, das mit den ueblichen Testgeraeten ausgestattet ist, die DRA Methode in Kombination mit dem Standard UCS Testarbeit zur Bestimmung der in-situ Spannungen anwenden kann. L'Analyse du Taux de la difformité (DRA) et les porosimetry ont été utilisés démontrer le " effet de la mémoire " du stress dans roc et estimer le stress dans - situ vertical dans échantillons de grès du grained fin grossier et mudstone carbonifère. Les résultats de cette étude indiquent que les insistances ont prédit utiliser les deux methods est semblable à ceux déterminés de profondeur et densité du surchargez des rocs. Les résultats ont confirmé ce DRA était encore même applicable quand le coeur avait été goûté 18 mois avant tester. En outre, les résultats DRA étaient des modelled qui utilisent le logiciel PFC2D. Une épreuve de l'uniaxial était modelled qui utilise les mêmes paramètres du roc comme ceux observé pour les réels échantillons du coeur. Cette technique numérique peut être utilisée comme une aide pour DRA résulte analyse, et peut aussi être utilisé pour prédire le niveau du stress minimum à que la technique DRA est applicable. Les résultats confirment que tout laboratoire des mécaniques du roc qui a le matériel de l'épreuve standard pourrait appliquer la méthode DRA combinée avec testwork UCS standard pour déterminer le stress dans - situ.

Jan 1, 2003

By David Brown, Dirk van Dyk

Horizontal rotating mills are being used all over the world associated with different mineral and power generation industries. David Brown South Africa, with over 140 years of experience in gear manufacture and design, has been supplying these industries with innovative designs at exceptional quality. The gearing systems associated with these industries are challenged daily with operating conditions with are not always fully understood. Failures are therefore experienced, over time in the industry, which can therefore not always be fully explained. David Brown South Africa has developed a gear monitoring system, the Intelligent Gearing System, in association with Transmission Dynamics (UK), in order to monitor and analyze these operating conditions in real time. The system has been designed on the principles of Six Sigma, incorporating Design for Six Sigma. The purpose with this system design is to monitor the operating conditions on the pinion, record the information and analyze the data in relation to the rate of fatigue damage to the girth gear and pinion. This is done in real time and unattended. The output from the Intelligent Gearing System can be fed back into the operating system of the mill user, in order to display an alarm for operating conditions exceeding the design criteria as well as information on the rate of fatigue damage due to these operating conditions. When the mill operating conditions are better understood, and the effect on the fatigue life of the mill gearing components, mill users can forecast critical spare holding levels with an increased accuracy. The Intelligent Gearing System also allows early actions to remove reasons for system overloads.

Jan 1, 2007

By R. J. Hundermark

Keywords: Anglo American, Anglo Platinum Ltd, Waterval, Mortimer, Polokwane, ACP, pyrometallurgy, platinum, PGMs Anglo Platinum Ltd is the largest primary platinum producer in the world and operates three smelters in South Africa: Waterval, Mortimer and Polokwane. The operational details of the smelters are covered in previous reviews, thus only unit operations that have been upgraded are discussed. The most significant of the upgrades include the installation of a second ACP converter at Waterval Smelter in 2006 and the anticipated upgrade of Mortimer Smelter to 38MW in 2011. Several advances have been made in the smelting operations to improve the furnace stability and longevity. Control of the chromium input to each of the smelters has substantially allowed continued operations at levels below the spinel saturation point in slag, which results in lowered matte and slag temperatures. Mogalakwena concentrate, arising from the Platreef ore, is used to dilute high chromium-containing concentrates. In addition, furnace controls have improved in terms of crucible temperature and condition monitoring, improved feeding control, management of alarms and trips and having the quality of instrumentation and operational rigour required to support this. Advances have been made on the ACP converter in terms of good converter matte quality, and increased intensity and efficiency of operation. Combined with improvements to both the conventional and tower sulfuric acid plants, the emissions from Waterval Smelter have been reduced substantially since the introduction of the ACP. This is in spite of increasing metal throughput. The Anglo Platinum Ltd smelting operations have made significant progress since 2006 and further advances are envisaged to further improve on safety, reduce costs, increase efficiencies and throughput, while reducing emissions.

Jan 1, 2011

By J. -P. Tshibangu, A. Vervoort, A. Lavrov

Abstract: The aim of the research presented is to study the effect of complex loading schemes on the fracturing process during loading and/or unloading. A first set of experiments was done using a poly-axial cell. These experiments in combination with numerical simulations showed a difference in micro-fracturing (shear and tensile cracks), but not in macro-failure between various loading/ unloading schemes. The second set of experiments was based on the three-point bending test and several cycles with or without rotation between cycles were applied. If the specimen was rotated by 90° or 180° about its long axis between the first and second cycle, no Kaiser effect was observed. Résumé: Le but de la recherche présentée est d’étudier l’effet de schémas de charge complexe sur le processus de fracturation durant la phase de charge et de décharge. Une première série d’expériences était réalisée utilisant une cellule polyaxiale. Ces expériences combinées avec des simulations numériques ont montré une différence de micro-fracturation (fissures de cisaillements et de traction) pour les différents schémas de charge et décharge, mais en ce qui concerne la macro-fracturation ce n’est pas le cas. La deuxième série d’expériences était basée sur des essais de flexion trois points avec plusieurs cycles, avec ou sans rotation entre les cycles. Si l’échantillon est tourné de 90° ou 180° selon le grand axe entre le premier et le second cycle, l’effet Kaiser n’est pas observé. Zusammenfassung: Der Zweck der vorliegenden Forschung bestand darin, den Einfluß von komplizierten Beanspruchungsschemen auf den Bruchprozess im Laufe von Belastung und/oder Entlastung von Gesteinen zu untersuchen. Der erste hier beschriebene Satz von Experimenten wurde mit einer dreiaxialen Belastungsmaschine angestellt. Diese Experimenten zusammen mit dazugehörigen numerischen Simulationen zeigten Unterschiede zwischen Be- und Entlastungsbeanspruchungen in Bezug auf mikrobruchmechanische Mechanismen (d.h. Scher- oder Zugrisse) an, aber nicht in Bezug auf den Makrobruchprozess. Der zweite Satz von Experimenten umfasste Gesteinsbeanspruchung in mehreren Zyklen von Drei-Punkt-Biegung, indem die Gesteinsproben zwischen den Zyklen um einen angegebenen Winkel (0°, 90° oder 180°) gedreht wurden. Falls die Probe um 90° oder 180° gedreht wurde, wurde kein Kaiser-Effekt im zweiten Zyklus beobachtet.

Jan 1, 2003

By J. Morkel

During research on mainly the weathering of kimberlite, it became evident that its mineralogical composition is an important factor in the complex process of physical and chemical disintegration. The mineralogy of tuffisitic kimberlite breccias from two localities, the Cullinan and Venetia mines, is compared with special reference to the occurrence of associated clay minerals. The clay mineral composition influences the engineering properties of these rock types. It is illustrated how the presence of swelling clay components can be confirmed by ethylene glycol treatment and chlorite minerals by heat treatment using X-ray diffraction. Smectites are present in both tuffisitic kimberlites, dominant at Venetia while chlorite is more frequent at Cullinan. More tuffisitic kimberlite breccias samples from venetia were also characterized. It was found that kimberlite disintegration is correlated with the presence and abundance of smectite.

Jan 1, 2006

By H. E. James

Much has been said and written about the need to reduce South Africa's dependence on gold. To compensate for the decline in the country's foreign-exchange earnings resulting from the phasing out of gold, which must inevitably occur at some future date, a far higher priority will have to be placed on the mining, beneficiation, and export of the 59 other mineral commodities produced in South Africa. The basic strategy of the mining and metallurgical industries should be to move from the traditional approach of establishing a resource base to the establishment of a market base; to turn from production orientation to market orientation; and to rely less on exploration and economies of scale and more on process innovation and product development. The enthusiasm, entrepreneurial spirit, and commitment of the leaders in the mining and metallurgical industry will clearly be of decisive importance in the establishment of new industries for the beneficiation and export of added-value mineral-based products. The State can make a significant contribution by the provision of a welldeveloped and efficient infrastructure, including rail and harbour facilities, communications and health services, roads, and of electricity and water supplies. In our search for a new development strategy for the beneficiation and export of South Africa's minerals, we need to recognize that no one nation has all the mineralresources that it needs. Commercial and strategic manipulation of mineral supplies should no longer be tolerated. The future of the human species lies in international cooperation and in a greater understanding of the limitations of the world we live in.

Jan 1, 1985

By H. Copur

Experimental studies for quantification of force and brittleness indices relevant to rock cutting performance are presented. A simple interpretation method is developed, which quantifies the force-penetration response obtained from indentation tests. Basic parameters of the quantification are force increment and decrementrates, force increment and decrement periods, and number of increment and decrement data points. Blocks of eleven different rock samples were collected from different operating mines in Turkey and subjected to indentation tests to calculate the indices. The samples included harzburgite, serpentinite, trona, limestone, claystone, two different sandstone samples, siltstone and three different chromite ore samples. The concept was validated by a set of full-scale linear cutting tests using a conical cutter for measuring the cutting performance in relieved and unrelieved conditions, i.e. cutter forces, specific energy, size distribution of rock cuttings. The rock cuttings were sieved to determine coarseness index, indicates coarse chip generation characteristics, and size distribution. The force index is moderately correlated with the cutting performance and mechanical properties of the rocks, and poorly correlated with the coarseness index and size distribution of cuttings. A general and moderate trend is observed between the brittleness index and the coarseness index, cutting performance for unrelieved cutting conditions and mechanical properties of the rocks. However, additional data is required to fill the data gaps and to potentially establish relationship between the brittleness index and all other parameters.

Jan 1, 2003

By K. Goshtasbi

In this paper a genetic algorithm is used in a heavily jointed rock mass in order to investigate the critical circular slip surface and modification of slope surface. This method was applied to the southern wall of the 6th Golbini Jajarm bauxite mine. The mine is the largest bauxite deposit in Iran, located to the northeast of the town of Jajarm in the Khorasan province. Estimated reserve of bauxite in this deposit is about 160 million tonnes. Field and laboratory investigations were conducted in order to determine rock mass behaviour. A genetic algorithm code that uses the Simplified Bishop method as an objective function was developed for findingt he safety factor of circular slip surfaces. Sensitivity analysis was applied to determine the optimum values of the genetic algorithm variables, such as population size, selection method, crossover and mutation rates. After finding the critical circular slip surface, slope modification is carried out by removing unstable sections from marked critical slip surfaces, and this process is repeated until the last unsafe section is removed. Based on this code, modification occurred during 7 steps, by reaching a safety factor of 1.3 in the last step. Finally, the modified slope angle of the southern wall of the 6th Golbini Jajarm bauxite mine was determined to be 48.44 degrees. Keywords: Genetic algorithm, slope modification, circular slips surface, 6th Golbini Jajarm bauxite mine .

Jan 1, 2008

By N. Gatelier, T. You, J. C. Kandel

ABSTRACT: Underground hydrocarbons storage is a very specific domain for the designer. He is usually free to adjust the section, shape and layout to cope with the geological and geotechnical conditions. This paper presents a panorama of the geotechnical design of mined underground storage caverns, then lists a number of uncommon features encountered in a storage excavated in Sydney, Australia, the Elgas LPG project that had to face major non-isotropic conditions with numerous local variations, impacting on the achievement of the design profiles. Changes in geotechnical design methodology and practice are examined through this project, now in operation, which will have lasted altogether almost ten years. KEY WORDS: underground storage, geotechnical engineering, stability, methodology, design. ZUSAMMENFASSUNG: Die untertaegige Speicherung von Kohlenwasserstoffen unterliegt in der Planung sehr spezifischen Bedingungen. Der planende Ingenieur hat bei der Dimensionierung und Formgebung der Speicherhohlraeume gewisse Freiheiten, muss jedoch vorgefundene geologische und geotechnische Bedingungen beruecksichtigen. Der vorliegende Beitrag gibt zunaechst einen allgemeinen Ueberblick ueber die geotechnische Planung von bergmaennisch aufgefahrenen Speicherhhohlraeumen. Darueber hinaus werden Besonderheiten betrachtet, mit denen das Elgas LPG-Speicherprojekt in einer bergmaennisch aufgefahrenen Kaverne in Sydney, Australien konfrontiert war. Hierbei ging es um die Beruecksichtigung anisotroper Bedingungen mit zusaetzlichen Heterogenitaeten im Gestein und den daraus erwachsenden Schwierigkeiten, die geplante Hohlraumform zu verwirklichen. Ueber einen Zeitraum von fast 10 Jahren, in denen das jetzt in Betrieb befindliche Projekt unterschiedliche Betriebsphasen durchlaufen hat, wurden verschiedene geotechnische Entwurfsverfahren auf ihre Anwendbarkeit geprueft. SCHLUESSELWOERTER: Untergrundspeicherung, Geotechnik, Stabilitaet, Entwurfsverfahren, Planung. RESUME : Le stockage souterrain d’hydrocarbures est un domaine très spécifique pour le concepteur, car celui-ci dispose d'une large liberté pour adapter les sections, les formes et les implantations aux conditions géologiques et géotechniques de l’environnement choisi. Après un panorama de la conception géotechnique des stockages souterrains d’hydrocarbures par la méthode dite des cavités minées, l’accent sera mis sur un certain nombre de particularités rencontrées lors du projet de stockage de GPL de Elgas à Sydney en Australie, creusé dans de très fortes conditions d’anisotropie du massif rocheux, avec de nombreuses variations locales et toutes les implications que cela peut avoir sur le maintien des formes. L’évolution des approches méthodologiques géotechniques durant la dizaine d'années de développement de ce projet depuis les premières études jusqu'à l'exploitation actuelle est également présentée. MOTS-CLEFS : stockage souterrain, géotechnique, stabilité, méthode, conception.

Jan 1, 2003