Über die Anwesenheit einer Tiefenbruchzone entlang dem 25° 30′ östlichen Meridian,zwischen 42° und 47° nördlicher Breite,Rumänien

Zusammenfassung Im Rahmen des neozoischen vulkanischen Gebietes der Ostkarpaten befinden sich in Rumänien 2 Basaltzonen, die etwa dem Meridian 25°30 östlicher Länge folgen; in der gleichen Richtung befinden sich mehrere Basaltvorkommen in der mösischen Plattform und im Balkan in Bulgarien. Die Gesteine weisen in der chemischen Zusammensetzung Ähnlichkeiten auf. Für die Basalte der Ostkarpaten ist dies besonders bezeichnend, da sich diese Gesteine im Chemismus deutlich von den übrigen Produkten des neozoischen Vulkanismus unterscheiden.Auf rumänischem Territorium wurden auf gravimetrischem Wege 3 Tiefenbrüche des Fundaments festgestellt mit einer Orientierung, die kleine Abweichungen aufweist, aber im ganzen mit der N-S-Orientierung der Basalte übereinstimmt.Auf diese Beobachtungen gestützt, bauen wir die Hypothese auf, daß sich entlang dem Meridian 25°30 östlicher Länge, zwischen 42° und 47° nördlicher Breite, eine Tiefenbruchzone befindet, deren Entstehen älter ist als die heute zutage tretenden geologischen Strukturen.Der Umstand, daß diese Tiefenbruchzone heute nur durch die in einigen Punkten an die Oberfläche tretenden neogenen Basalte zu erkennen ist, läßt vermuten, daß: 1. sie langsam im Laufe der Zeit verkrustet ist und nur in wenigen Punkten bis ins Pliozän und Quartär aktiv blieb, und 2. in verschiedenen Tiefen unter den sie bedeckenden Schichten ähnliche basische Magmatismusprodukte anzutreffen sind.

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On the basis of the linear distribution of some basalt occurrences in Romania and Bulgaria, taking into account both the resemblance as regards their chemical composition and the geophysical informations about this territory, the possibility for the existence of a zone showing deep-seated dislocations along the meridian 25°30 East between latitude 42° and 47° North, is supported.

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Résumé Dans la région, volcanique néozoïque des Carpates Orientales de Roumanie se trouvent deux zones de basaltes qui longent approximativement le méridien 25°30 E; en cette même direction dans la plate-forme moesienne et dans les Balkans (en Bulgarie) des basaltes affleurent en plusieurs endroits. Les roches présentent des ressemblances quant à la composition chimique; les basaltes des Carpates Orientales se distinguent sensiblement, à ce point de vue, du reste des produits du volcanisme néozoïque.Sur le territoire de la Roumanie les données gravimétriques nous révèlent l'existence de trois fractures dans le soubassement, à orientations légèrement differentes, correspondant pourtant assez bien à l'alignement N-S de basaltes.À partir de ces constatations on a émis l'hypothèse que le long du méridien 25°30 E entre 42° et 47° lat. N se trouverait une zone de fractures profondes nées avant la constitution de l'actuelle structure géologique des zones supérieures de ces régions. Le fait qu'elles ne sont mises en évidence à présent que dans quelques endroits, par des affleurements de basaltes néozoïque, nous porte à supposer: (1) que ces fractures se sont cicatrisées progressivement au cours du temps, restant actives seulement dans quelques endroits jusqu'au Pliocène et au Quaternaire; (2) qu'à différentes profondeurs, en dessous des formations de la couverture, se trouvent aussi d'autres produits du magmatisme basique qu'elles ont favorisé.

     

Die pazifisch-antipazifische Bipolarität im Strukturbild der Erde und ihre geodynamische Deutung

Zusammenfassung Neue Untersuchungen über das Residualgeoid und laterale Variationen seismischer Geschwindigkeiten im unteren Mantel lassen in der Struktur des Erdmantels dieselbe pazifisch-antipazifische hemisphärische Symmetrie oder Bipolarität erkennen, welche auch im geotektonischen Struktur- und Bewegungsbild und in dem daraus abgeleiteten geotektonischen Referenzsystem (GRS), definiert durch den Pazifischen Pol P bei 170°W/O°N und den Afrikanischen Pol A bei 10°E/O°N, zum Ausdruck kommt. Nach den Ergebnissen seismologischer Untersuchungen (Dziewonski, 1984) ist sowohl im Gebiet des zentralen Pazifik als auch unter der Afrikanischen Platte im unteren Mantel, in 1000–2900 km Tiefe, relativ warmes und weniger dichtes Material vorhanden, das eine Tendenz zu aufsteigender Bewegung besitzt. In denselben Gebieten, d. h. im Gebiet der Pole P und A, wurde seinerzeit aufgrund geotektonischer Untersuchungen ebenfalls eine aufsteigende Strömung im Erdmantel postuliert und daraus ein Modell mantelweiter, quadrupolarer Konvektion, bestehend aus zwei Konvektionszellen mit gemeinsamer Symmetrieachse PA in der Äquatorialebene, abgeleitet. Dieses Konvektionsmodell steht in guter Übereinstimmung mit den neuen seismologischen und geodätischen Befunden und erfährt durch sie eine zusätzliche, vertiefte Begründung. Das Residualgeoid kann als Ergebnis einer unvollständigen Kompensation der sich überlagernden, entgegengesetzten Störeffekte (a) der lateralen Dichtevariationen, welche die Mantelströmungen bedingen, und (b) der durch die Strömung bedingten relativen vertikalen Verlagerung der Übergangszone zwischen unterem und oberem Mantel erklärt werden.Die im Gebiet der Pole P und A aufsteigende und unter der Lithosphäre divergierende Mantelströmung verursacht, wie die Aufspaltung Gondwanas und die Entwicklungsgeschichte des Systems der ozeanischen Rücken im pazifischen Gebiet eindrücklich demonstrieren, ein generelles, weitreichendes Auseinanderdriften der Lithosphäre von den beiden Polen weg. Über der Konvergenzzone des bizellularen Strömungssystems, in 60°-90° Distanz von den beiden Dehnungszentren, kommt es zur Anhäufung kontinentaler Lithosphäre und zur Entstehung eines erdumfassenden, ringförmigen, über Nord- und Südpol verlaufenden Gürtels von Kontinenten (vgl. die heutige Anordnung der Kontinente Nordamerika-Südamerika-Antarktis-Australien-Asien).Der durch den Kontinentgürtel verursachte Wärmestau bewirkt eine Störung des ursprünglichen Konvektionssystems. Das Konvektionssystem baut sich in neuer Orientierung auf mit aufsteigenden Ästen unter dem Kontinentgürtel und Symmetrieachse in der Äquatorebene. Das neue, quadrupolare Konvektionssystem führt später zur Aufspaltung des Kontinentgürtels (Geotektonischer Zyklus). Der Superkontinent Pangäa wird ebenfalls als erdumfassender, über Nord- und Südpol verlaufender Kontinentgürtel zwischen zwei Dehnungszentren P_p im Gebiet des Paläo-Pazifik und T_p im Gebiet der Paläo-Tethys, beide in antipodaler Position auf dem Äquator gelegen, interpretiert.Zur Geodynamik ergeben sich folgende Aussagen: (I) Als Maschine für einen möglichst wirksamen Abtransport überschüssiger Wärme aus dem Erdinnern entwickelt sich im Erdmantel ein mantelweites, quadrupolares Konvektionssystem. (II) Aus Gründen der Stabilität liegt die Symmetrieachse dieses Konvektionssystems in der Äquatorebene der Erde. (III) Die Verteilung der kontinentalen Lithosphäre bestimmt (lediglich) die Orientierung der Symmetrieachse des Systems in der Äquatorebene.

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The Pacific-antipacific bipolarity in the structure of the earth's mantle and its geodynamic interpretation

The global distribution of residual geoid heights as well as the distribution of lateral heterogeneities of P-wave velocities in the lower mantle independently reveal a fundamental Pacific-antipacific hemispherical symmetry or bipolarity in the structure of the earth's mantle. It is the same structural bipolarity which has been recognized in the global Cenozoic evolution and structure of the lithosphere. The bipolarity is well described by two poles or geotectonic centers located in antipodal position on the equator: The Pacific pole P at 170°W/O°N and the African pole A at 10°E/O°N. The seismological studies ofDziewonski (1984) predict the occurence of relatively less dense and warm material in the lower mantle (depths 1000–2900 km) in the Pacific region and under the African plate. This material has the tendency to move upward and to form a rising column of mantle convection. The model of mantle-wide, quadrupolar convection with ascending flow at poles P and A, proposed several years ago on geotectonic considerations, is in good agreement with the new geodetic and seismological data and finds additional support by them. The residual geoid results from a superposition of geoid anomalies of opposite sign caused (a) by the lateral density variations in the mantle which drive the mantle convection and (b) by the relative vertical displacement of the transition zone between lower and upper mantles due to vertical flow. The ascending and diverging flow in the mantle beneath the lithosphere of the central Pacific and under the African plate causes large-scale spreading and tectonic transport of lithosphere radially away from the two spreading centers P and A. These diverging movements are well documented by the break-up of Pangaea and by the late-Mesozoic and Cenozoic evolution of the system of oceanic ridges in the Pacific hemisphere. In the zone of converging and descending flow, at 60–90 degrees distance from the spreading centers P and A, continental lithosphere is gradually accumulated and accreted in a ring-like belt of continents extending over North Pole and South Pole (s. e.g. the present arrangement of the continents of North America - South America - Antarctica - Australia - Asia). In a later stage, due to the insulating effect of the continental lithosphere, the descending flow is disturbed and dies. Quadrupolar convection evolves in a new orientation with columns of ascending flow beneath the continental belt and axis of convection motion in the equatorial plane. The ascending flow, finally, disrupts the continental belt: A new geotectonic cycle is initiated. Similarly, the supercontinent Pangaea is interpreted as a circular belt of continental lithosphere, trending over Palaeo-North Pole and Palaeo-South Pole, which accumulated in the zone of converging flow of a quadrupolar convection system defined by two spreading centers T_p in the Palaeo-Tethys region and P_p in the Palaeo-Pacific region, both located in antipodal position on the equator.The demonstration of a fundamental Pacific-antipacific bipolarity in the structure of the earth's mantle leads to the following conclusions with regard to mantle convection and geodynamic processes: (I) Quadrupolar, mantle-wide convection is generated in the earth's mantle in order to carry on and release excessive, endogenous heat of the earth most effectively. (II) For stability reasons the quadrupolar convective system evolves in such a way that its axis of symmetry lies in the equatorial plane of the earth. (III) The distribution of continental lithosphere determines, merely, the orientation of the axis of symmetry of convective flow within the equatorial plane.

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Résumé Des recherches récentes sur le géoïde résiduel et les variations latérales des vitesses sismiques dans le manteau inférieur révèlent, dans la structure du manteau, une symétrie (ou bipolarité) hémisphérique pacifique-antipacifique. C'est la même bipolarité qui a été reconnue dans la structure et l'évolution cénozoique de la lithosphère. Elle est définie par deux pôles, ou centres géotectoniques: le pôle pacifique P par 170° W/0° N et le pôle africain A par 10°E/0°N. Les investigations séismologiques deDziewonski (1984) conduisent à admettre, tant sous le Pacifique central que sous la plaque africaine, l'existence dans le manteau, entre 1000 et 2900 km de profondeur, de matière relativement chaude et de faible densité. Ces matières tendent à s'élever et à former une colonne ascendante de convection. Il y a quelques années, à partir de considérations géotectoniques, a été élaboré un modèle de convection quadripolaire, admettant deux cellules de convection avec axe de symétrie PA commun dans le plan de l'équateur. Les nouvelles données géodésiques et sismiques rappelées plus haut sont en complet accord avec ce modèle et lui apportent donc une importante confirmation. Le géoïde résiduel peut être expliqué comme le résultat de la compensation imparfaite d'anomalies de signes contraires dues: a) aux variations latérales de densité qui provoquent les courants mantéliques; b) au déplacement vertical relatif de la zone de transition manteau supérieur/manteau inférieur, provoqué par les courants verticaux.Les courants qui, sous les pôles P et A, montent dans le manteau puis divergent sous la lithosphere provoquent la fragmentation et la dispersion centrifuge de celle-ci. Ces mouvements divergents sont bien représentés par la rupture de la Pangée et par l'évolution du système des dorsales océaniques de l'hémisphère pacifique. Au droit des zones de convergence du système de convection bicellulaire, zones occupées par les courants descendants, soit à des distances de 60° à 90° des centres d'expansion P et A, la lithosphère continentale se rassemble progressivement et s'agglomère sous la forme d'une ceinture annulaire de continents passant par le pôle N et le pôle S (voir la distribution actuelle: Amérique du N - Amérique du S - Antarctique - Australie - Asie). L'accumulation de chaleur résultant de cette ceinture de continents, provoque une perturbation du système de convection original. Celui-ci se réorganise, avec courants ascendants sous la ceinture et axe de symétrie dans le plan de l'équateur. Le nouveau système quadripolaire ainsi établi amène plus tard à la dislocation de la ceinture, c'est-à-dire au départ d'un nouveau cycle géotectonique. Dans cet ordre d'idées, le supercontinent Pangée peut être considéré comme une ceinture circulaire de lithosphère continentale passant par les deux paléo-pôles N et S et résultant d'une accrétion à partier de deux paléo-centres de dispersion: T_p dans la paléo-Téthys et P_p dans le paléo-Pacifique, situés aux antipodes l'un de l'autre sur l'équateur.Au point de vue géodynamique, on peut avancer que: (I) un système quadripolaire de convection dans le manteau représente le dispositif le plus efficace d'évagcuation de la chaleur interne excédentaire de la Terre; (II) pour des raisons de stabilité, l'axe de symétrie de ce système se trouve dans le plan équatorial de la Terre; (III) la distribution de la lithosphère continentale détermine la position de l'axe de symétrie dans le plan de l'équateur.

     

On the mechanism and process of slope deformation in an open pit mine

SummaryOn the Mechanism and Process of Slope Deformation in an Open Pit Mine This paper presents an example of slide-toppling deformation in the slope of Jinchuan open pit mine. The composite mechanism and deformation process are controlled by the tabular-blocky structure of a faulted rock mass. The rheologic behaviour is found to be consistent with a three stage creep law and can be expressed by an exponential function. The results of field investigations and long-term observations demonstrate that the time-dependent deformation of rock masses is essentially related to creep along faults and other weak surfaces.

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ZusammenfassungÜber den Mechanismus und den Verlauf von Hangbewegungen in einem Tagbau Als Beispiel für eine Gleitbewegung, die mit Rotationsvorgängen kombiniert ist, wird eine Hangbewegung im Tagbau von Jinchuan beschrieben. Der komplizierte Mechanismus und der Verlauf der Deformationen werden von den bankigen Strukturen des Gebirges geprägt. Das rheologische Verhalten entspricht dem Drei-Phasen-Kriechgesetz und kann durch eine Exponentialfunktion dargestellt werden. Im Verlauf von langfristigen Beobachtungen zeigt sich, daß die zeitabhängigen Deformationen stark mit Kriechvorgängen an Störungen und anderen Schwächezonen zusammenhängen.

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RésuméSur le mécanisme et le processus des déformations de la pente dans une mine à ciel ouvert On discute dans cet article l'exemple des déformations du glissement-ecroulement de la pente dans la mine à ciel ouvert de Jingchun. Le mécanisme et la processus de ces déformations complexités sont controlés par la structure de la fracture du massif rocheux. Le comportement rheologique correspond au caractère de trois phases du flauge et s'interprete par l'exponentiele. Le resultat de l'etude a la place et l'observation prolongée démontre que la comportement du massif rocheux en foction du temps est régés essentiellement par la flauge des failles et fractures.

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With 12 Figures     

Zur Baugeschichte der Ardennen I

Zusammenfassung Die bereits kaledonisch gefalteten Massive in den Ardennen wurden von der variscisdien Tektogenese (asturische Phase) mehr oder weniger überprägt. Vorstellungen über diese Überprägung älterer Strukturen und deren Vergitterung mit jüngeren Verformungsrichtungen sowie über den Einfluß der kaledonischen Kerne (Unterstockwerk) auf das Faltenstreichen der devonischen Mantel-Schichten (Oberstockwerk) lassen sich vor allem in der Antiklinalzone der Hochardennen im Massiv von Rocroi, im Massiv von Serpont und im Massiv von Stavelot gewinnen.

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Résumé Les massifs des Ardennes, déjà plissés à l'ère caledonienne furent plus ou moins remaniés par la tectogénèse hercynienne (phase asturienne). C'est surtout dans la zone anticlinale des hautes Ardennes, dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans le massif de Stavelot qu'on peut se faire une idée en bons affleurements de ce remaniement de structures plus anciennes et de leurs interférences avec des directions de déformation plus jeunes ainsi que de l'influence des anciens massifs calédoniens (étage inférieur) sur la direction du plissement des couches de revêtement dévoniennes (étage supérieur).Dans ces massifs, les couches du dévonien sont plus ou moins fortement plissés ou disposés par écailles avec le socle calédonien. Dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans la partie ouest du massif des Stavelot les couches du socle présentent des structures qui sont totalement différentes des couches de revêtement dévoniennes et coupé de façon discordante des couches gedinniennes inférieures.Dans le massif de Rocroi et surtout dans le massif de Serpont, la tectogénèse hercynienne a exercé le même effet que l'orogénèse calédonienne plus ancienne sous l'influence d'un plan d'efforts semblable orienté Nord-Sud. L'auteur, à l'aide d'un exemple, celui du massif de Serpont, essaye d'analyser la structure du plissement calédonien originel déroulement des plis des couches gedinniennes et reformation constructive de la déformation conditionnée par le clivage hercynien.A la différence des deux massifs occidentaux, dans le massif de Stavelot, les structures de plissement calédoniens orientées d'est en ouest furent remaniées sous angle oblique par la tectogénèse hercynienne. Ce mouvement a entraîné, à différents endroits, le déplacement des axes calédoniens en direction hercynienne. C'est ce qui a produit un style de mouvement et de structure étranger aux autres massifs. Le fort rétrécissement hercynien eut pour conséquence des charriages à différents endroits.

     

Ermittlung und Interpretation gebirgsmechanischer Kennwerte aus einem Radialpreßversuch

ZusammenfassungErmittlung und Interpretation gebirgsmechanischer Kennwerte aus einem Radialpreversuch Im Zuge der Projektierung der Trinkwasser-Talsperre Frauenau im Bayerischen Wald wurden zwei Radialpreßversuche durchgeführt, der eine im natürlichen und der andere im verpreßten (mit Mörtel injizierten) Gebirge. Es werden die Unterschiede im mechanischen Verhalten des Gebirges kurz dargestellt. — Ausgehend vom Radialpreßversuch im natürlich belassenen Gebirge wird versucht, das Verhalten des Gebirges aufgrund der gewonnenen Meßdaten rechnerisch zu erfassen. Zu diesem Zweck wird ein rheologisches Modell des Gebirgsverhaltens aufgestellt, denn es zeigt sich, daß das Gebirge nicht ausschließlich elastisch reagiert. Zur geotechnischen Interpretation der ermittelten Verformungen wurden die Strukturelemente des Gebirges in der Umgebung der Teststrecke aufgenommen, speziell die Kluftgeometrie. Diese scheint jedoch keinen Einfluß auf die beobachteten Verformungen auszuüben, jedoch ist ein Zusammenhang zwischen der topographischen Lage des Versuchsstollens und den Deformationen erkennbar. Den in dieser Arbeit entwickelten Betrachtungen liegt in groben Zügen das auf S. 193 folgende Schema zugrunde.

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SummaryAnalysis and Interpretation of Rock Parameters From a Radial Jack Test For Frauenau dam project (Bavarian Forest) two radial jack tests in the future power tunnel were accomplished, one in the natural and the other one in the injected rock. The differences in mechanical behaviour of the treated and the non-treated rock are presented. — Based on the radial test in the not injected rock mass it is tried to define the behaviour of the rock according to field data. For this purpose a rheological model of rock behaviour is defined, because the test shows clearly that the loaded rock mass does not react like an infinite elastic body. The observed radial displacements of the rock were geotechnically analysed. For this purpose tectonic features, especially the joint pattern in the immediate area of the test site have been recorded on map. The joint pattern does not appear to have influenced the recorded radial deformations during the test but a connection between the topographical position of the power tunnel and the recorded deformations seems to exist. The diagram shown on p. 193 summarizes in short the subsequent technical statements.

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RésuméDétermination et interprétation des caractéristiques des roches d'un essai de compression radiale (vérin cylindrique) Dans le cadre du projet de la digue de Frauenau dans la Forêt Bavaroise deux essais de compression radiale ont été exécutés, l'un dans le rocher naturel et l'autre dans le rocher injecté. Les différences de comportement mécanique entre le rocher traité et non-traité sont décrites. — Sur la base des résultats de l'essai de compression radiale dans le rocher naturel on cherche à formuler le comportement de celui-ci à l'aide d'un modèle numérique. Pour rendre compte de la réaction inélastique du matériau rocheux, un modèle rhéologique est établi. Dans le but de servir à l'interprétation géotechnique des déformations, les éléments structuraux du rocher ont été relevés dans la galerie d'essai. On constate une correspondance entre l'anisotropie et la position topographique du lieu d'essai, mais aucune influence des caractéristiques structurales. La présentation de cet article suit approximativement le schéma (voir p. 193).

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Mit 17 Abbildungen     

Indirect tensile testing of anisotropic rocks

SummaryIndirect Tensile Testing of Anisotropic Rocks The tensile strength of rock materials is a parameter relevant to many rock mechanics applications. Rocks are often anisotropic in nature. Therefore, it is of interest to investigate suitable experimental methods for tensile testing to be used with these rocks. An attempt is made in this paper to see if the indirect methods adopted for testing isotropic rocks can be applied. Two rock types with transversely isotropic behavior are tested by loading discs and rings along their diameter. The finite element method is used in order to correlate the tensile stress, for which tensile failure is assumed to occur in each test, with the orientation of the axes of anisotropy. It is shown that the experimental results can be appropriately explained by this method and a parameter be defined which allows one to describe the law of variation of tensile strength with the anisotropy of deformability.

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ZusammenfassungIndirekte Zugfestigkeitsprüfung anisotroper Gesteine Die Zugfestigkeit eines Gesteins stellt bei felsmechanischen Betrachtungen einen wichtigen Parameter dar. Die bisherigen Wege, diesen Parameter zu erfassen, setzen ein isotropes, homogenes Medium voraus. Da der natürliche Fels stets anisotrop und inhomogen ist, prüfen die Autoren die Möglichkeit, indirekte Zugversuche, wie sie bisher angewandt wurden, auf anisotrope Medien zu übertragen.Die Autoren untersuchen das Verhalten von Granitgneis und Serpentinschiefer mit Transversal-Anisotropie. Die Untersuchung erfolgt im Druckversuch an Scheiben und Ringen längs des vertikalen Durchmessers, wie es für homogenes und isotropes Material im Sinne der klassischen Elastizitätstheorie üblich ist.Durch Anwendung der Finite-Element-Methode gelingt es, die Beziehungen zwischen Bruch-Zugspannung und Abweichung der Anisotropie-Achse zu ermitteln.Auf diesem Wege werden die experimentellen Ergebnisse erklärbar. Darüber hinaus ist es möglich, einen Parameter zu bestimmen, der es erlaubt, einen gesetzmäßigen Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und dem Grad der Anisotropie des Gesteins zu ermitteln.

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RésuméEssais indirects de traction sur des roches anisotropes La connaissance de la contrainte de traction à la rupture est un paramètre important dans le domaine de la Mécanique des Roches. Etant donné que la plupart des roches sont anisotropes, il est intéressant de développer des essais capables de donner la contrainte de rupture à la traction de ces roches. Dans ce travail on a cherché à vérifier si les essais indirects de traction utilisés depuis longtemps pour des roches isotropes sont valables aussi pour des roches anisotropes. Dans ce but on a examiné le comportement de deux types de roche à isotropie transversale en exécutant des essais de compression le long d'un diamètre sur des disques et des anneaux. La méthode des éléments finis a été appliquée dans le but de disposer d'une corrélation entre la contrainte de traction pour laquelle la rupture a lieu, avec l'orientation de l'axe d'anisotropie. On a ainsi déduit que les résultats expérimentaux peuvent être interprétés par cette méthode et qu'il est possible aussi de définir un paramètre qui permet d'en tirer une loi de variation de la résistance à la traction en fonction de l'anisotropie de la déformabilité.

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With 16 Figures     

Die Zusammenhänge zwischen Sedimentation,Regionalrelief und Regionalklima im Rotliegenden des Saar-Nahe-Gebietes

Zusammenfassung Aufgrund der Beschaffenheit und zeitlichen wie räumlichen Verteilung von Merkmalen, die als Klimaindikatoren Verwendung finden können, wird unter Berücksichtigung der Frage, inwieweit sie von der Veränderung des Reliefs beeinflu\t sind, der Versuch unternommen, den vermutlichen Klimaablauf des Rotliegenden im Saar-Nahe-Gebiet aufzuzeigen. Er führt von warmen und wechselfeuchten Verhältnissen im Unterrotliegenden zu einem Klima gleicher Beschaffenheit, aber mit Zunahme von längeren Trockenperioden im Oberrotliegenden.

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Summary Regarding the nature and the temporal and local distribution of signs, which may be used as climate-indicators and considering the question if they may be influenced by relief, an attempt to reconstruct the probable climate during the Lower Permian in the Saar-Nahe-Senke is made. The development is from warm conditions and changing-humidity in the Lower Rotliegendes to a similar climate with an increase of dry periods in the Upper Rotliegendes.

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Résumé En raison de la nature et de la répartition dans le temps et l'espace de caractéristiques pouvant Être considérées comme des indicateurs de climat, l'on a essayé de démontrer le développement du climat dans l'Autunien et le Saxonien de la région Rheno-Palatinat. Par ailleurs l'on a tenu compte de savoir dans quelle mesure les caractéristiques ont été influencées par le changement du relief. Le développement va des conditions chaudes et des périodes humides avec des périodes sèches a un climat de mÊme nature mais avec accroissement de plus longues périodes de sécheresse dans le Saxonien.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sei auch an dieser Stelle für ihre stete Unterstützung der Arbeiten gedankt.     

Controlled failure of hollow rock cylinders in uniaxial compression

SummaryControlled Failure of Hollow Rock Cylinders in Uniaxial Compression Detailed consideration is given to the behavior of hollow rock cylinders loaded in uniaxial compression. Elastic stress distributions calculated by the finite element method show that radial stresses are considerably lower in hollow than in solid cylinders, and that the uniformity of the stresses can be improved considerably by using loading platens having the same cross-section as the specimen. Servo-controlled uniaxial compression tests carried out on solid and thick-walled cylinders of white Tennessee marble show no essential differences in the behavior of the two specimen types with similar strengths and fracture phenomena being observed. In tests carried out in servo-controlled, stiff, and conventional machines, the progressive formation of large numbers of short subaxial cracks is followed by the development of macrofractures such as slabbing and shearing well past the peak of the stress-strain curve.

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ZusammenfassungDer gesteuerte Bruch hohler Gesteinszylinder unter einachsigem Druck Das Verhalten hohler Gesteinszylinder unter einachsigem Druck ist eingehend beschrieben. Die Methode der endlichen Elemente ermöglicht die Berechnung der elastischen Spannungsverteilung und zeigt, daß die radialen Spannungen im Hohlzylinder bedeutend geringer sind als im massiven. Der Gebrauch von Druckplatten vom gleichen Querschnitt wie dem der Probe verbessert die Gleichförmigkeit der Spannungen wesentlich.Servo-gesteuerte einachsige Druckversuche an dichtwandigen hohlen und an massiven Proben von weißem Tennessee-Marmor lassen keine wesentlichen Unterschiede zwischen dem Verhalten der beiden Probenarten erkennen. Ähnliche Festigkeiten und Brucherscheinungen sind im hohlen und massiven Zylinder beobachtet worden. In Versuchen mit servo-gesteuerten starren und in konventionellen Maschinen folgt der progressiven Bildung einer großen Anzahl kurzer, etwa axialer Risse die Entstehung von größeren Brucherscheinungen, wie z. B. Abschalungen und Scherbrüche, und zwar deutlich nach dem Scheitelpunkt der Arbeitslinie.

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RésuméFracturation contrôlée de cylindres rocheux creux en compression uniaxiale Une étude détaillée du comportement de cylindres rocheux creux soumis à une compression uniaxiale est faite ici. La répartition des contraintes en milieu élastique déterminée par la méthode des éléments finis a montré que les contraintes radiales étaient beaucoup plus petites dans les cylindres creux que dans les cylindres pleins et que l'uniformité des contraintes pouvait être considérablement améliorée en utilisant des platines de mise en charge ayant la même section que l'éprouvette.Des essais de compression simple effectués avec une presse asservie sur des cylindres de marbre du Tennessee soit pleins soit à paroi épaisse ne montrent aucune différence notable quand au comportement des deux types d'éprouvettes. La résistance à la rupture et les phénomènes de fracturation se sont avérés comparables dans les deux cas. Au cours des essais effectués avec une presse raide asservie et une presse classique, la formation progressive d'un grand nombre de courtes fissures sub axiales est suivie par le développement de macrofractures telles qu'écaillage et cisaillements une fois dépassé le pic de la courbe effort déformation.

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With 11 Figures     

An experimental determination of the true uniaxial stress-strain behavior of brittle rock

SummaryAn Experimental Determination of the True Uniaxial Stress-Strain Behavior of Brittle Rock Results are presented of an experimental study of the behavior of six rock types deformed under uniaxial compression into their respective post-failure regions. Based on the observation that a rock sample in a post-failure state can be considered to be composed of broken and unbroken rock and assuming that the reduction in load-bearing capability of rock in the post-failure region is due to a reduction of the effective cross-sectional area of the specimen resulting from the growth of large cracks within the rock sample, we show that there is a maximum true stress that the unfractured solid rock can sustain without inelastic deformation. This stress is constant and is defined to be the true failure strength of the rock. The value of this stress is calculated by dividing the force on the rock sample at any point along the post-failure curve by the true load-bearing cross-sectional area of the rock sample at that point. Theoretical and experimental techniques are developed which allow an estimate of the true load-bearing area of the rock sample at any point along the post-failure curve of the sample. For the rock types used in the study, which were deformed to preselected positions along their respective post-failure curves and with the assumption that the fractured rock carried none of the applied load, the two techniques of measuring the effective load-bearing area give results which are equivalent.

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ZusammenfassungExperimentelle Bestimmung des wahren Spannungs-Dehnungs-Verhaltens von sprödem Gestein Es wird über Ergebnisse experimenteller Studien über das Verhalten von sechs verschiedenen Gesteinen berichtet, welche unter einachsigem Druck im Nach-Bruch-Bereich deformiert wurden. Aufgrund der Beobachtung, daß eine Gesteinsprobe im Nach-Bruch-Bereich als aus brüchigem und gebrochenem Gestein zusammengesetzt betrachtet werden kann und unter der Annahme, daß die Abminderung der Belastbarkeit des Gesteins im Nach-Bruch-Bereich durch die Verringerung der wirksamen Querschnittsfläche der Probe infolge des Wachsens von großen Rissen in der Gesteinsprobe verursacht ist, wird gezeigt, daß es eine maximale wahre Spannung gibt, welche das ungebrochene, feste Gestein ohne inelastische Deformation ertragen kann. Diese Spannung ist konstant und wird als wahre Bruchfestigkeit des Gesteins angesprochen. Die Größe dieser Spannung errechnet sich durch Division der auf die Gesteinsprobe an irgendeinem Punkt der Nach-Bruch-Kurve ausgeübten Kraft durch die wahre, Belastung tragende Querschnittsfläche der Gesteinsprobe an diesem Punkt. Es wurden theoretische und experimentelle Techniken entworfen, welche eine Schätzung der Verminderung der Belastungsfläche an irgendeiner Stelle längs der Nach-Bruch-Kurve der Probe erlauben. Für Gesteinstypen, welche in diesen Untersuchungen benützt wurden und welche an im Voraus gewählten Stellen längs der Nach-Bruch-Kurve deformiert wurden, gaben unter der Annahme, daß das gebrochene Gestein nichts von der aufgebrachten Belastung trug, die beiden Techniken zur Messung der tatsächlich lasttragenden, wirksamen Fläche gleiche Resultate.

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Résumé On présente les résultats d'une étude expérimentale du comportement de six types de roches chargées en compression simple dans leur domaine respectif de déformation après la rupture. Si l'on remarque qu'un échantillon de roche après la rupture peut être considéré comme composé de roche cassée et de roche non cassée, et en supposant que la réduction de résistance dans le domaine après la rupture est due à la réduction de la section droite intacte de l'échantillon, réduction résultant de la croissance de grandes fissures dans l'éprouvette, on montre qu'il existe une contrainte vraie maximale que la roche peut supporter sans déformation permanente. Cette contrainte est constante et est réputée être la résistance vraie à la rupture. La valeur de cette contrainte est calculée en divisant la force sur l'échantillon en chaque point de la courbe effort-déformation après la rupture, par la section droite supportant alors véritablement la charge. Des techniques théorique et expérimentale sont développées, qui permettent d'estimer la surface portante vraie de l'échantillon en tout point de la courbe après la rupture. Pour les types de roches utilisées dans cette étude, qui furent déformées à des états pré-déterminés du domaine après la rupture, et avec l'hypothèse que la roche fracturée ne supportait plus aucune contrainte, les deux méthodes de mesures de la section portante ont donné des résultats équivalents.

     

Eine einfache Methode zur rechnerischen Ermittlung der Verschiebungen eines Hohlraumrandes

ZusammenfassungEine einfache Methode zur rechnerischen Ermittlung der Verschiebung eines Hohlraumrandes In diesem Artikel wird gezeigt, daß bei dem im Gebirge oft zulässigen vereinfachten Näherungsansatz für das statische System als unendlich ausgedehnte, im Unendlichen mit einer vertikalen und einer horizontalen Gleichlast belastete, gelochte, isotrope Scheibe die Verschiebung des Hohlraumrandes infolge des Felsausbruches mit einer einfachen Formel gefunden werden können. Im ersten Teil wird die theoretische Ableitung nach der Scheibentheorie kurz dargelegt, im zweiten Teil wurden die Formeln für die praktische Anwendung zusammengestellt und an Hand eines Beispieles erläutert. Mit dieser Methode ist es für den projektierenden Ingenieur auch ohne Kenntnis der Scheibentheorie leicht, Richtung und Größenordnung der zu erwartenden Verschiebungen bei Schaffung eines Felshohlraumes zu bestimmen und den Einfluß der gewählten Querschnittsform auf die Deformationen zu untersuchen.

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SummaryA Simple Method for the Calculation of the Boundary Displacements of an Excavation A simple formula is presented for the boundary displacements of a hole in an infinite homogeneous isotropic perfectly elastic two-dimensional body with uniform external pressures at infinity. This mathematical model is often permissible for tunnels or other long excavations in rock. In the first part the formula is derived, while the second part gives an example for practical application. The method enables the projecting engineer to evaluate quickly and easily the boundary displacements in direction and magnitude and consequently to investigate the influence of the chosen cross-sectional shape on the displacements of the walls.

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RésuméUne méthode simple pour évaluer les déplacements du contour d'une cavité Une formule simple est présentée pour les déplacements du contour d'une cavité dans un corps infini, élastique, isotrope, à deux dimensions, soumis à une pression uniforme à l'infini. Ce modèle mathématique est souvent acceptable pour les tunnels ou autres cavités allongées dans la roche. En première partie, la formule est développée; la seconde partie donne un exemple d'application pratique. Cette méthode permettra à l'ingénieur projeteur de déterminer promptement et facilement les déplacements de la paroi en direction et en grandeur et d'examiner l'influence de la section transversale choisie sur ces déplacements.

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Mit 1 Abbildung     

Estimation des paléo-contraintes liées à la formation de décrochements dans la plate-forme d'Europe du Nord

Résumé A la suite de l'étude des paléochamps de contrainte dans la plateforme de l'Allemagne du Sud, nous avons tenté une estimation des valeurs des contraintes tectoniques tertiaires à l'origine des systèmes de décrochements. Des essais de compression en laboratoire ont été réalisés sur des calcaires du Jura bâlois, franconien et souabe et sur des grès de la Forêt Noire; ils ont permis de construire les courbes intrinsèques à la rupture et à la fissuration. Nous avons choisi d'assimiler les contraintes nécessaires à l'initiation de la fissuration à celle responsable des ruptures naturelles à long terme. Les valeurs de ces paléo-contraintes tectoniques sont comprises entre 40 et 130 MPa, pour des contraintes lithostatiques de 5 à 20 MPa.

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Further to the analysis of paleo-stress fields in the platform of Southern Germany, we try to calculate the values of tectonic stresses responsible for strike-slip faulting. Compressional laboratory experiments were made on limestones from Basel, Swabian and Franconian Jura and on sandstones from Black Forest. They allow to draw rupture curves and cracking curves. We choice to assimilate the necessary stresses to initiation of cracking to those responsible for natural, long-termed ruptures.The values of these tectonic paleo-stresses are comprised between 40 and 130 MPa, for lithostatic stresses of 5 to 20 MPa.

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Zusammenfassung Nach der Darstellung der alten Spannungsfelder der süddeutschen Scholle werden die Spannungswerte für die tertiäre Tektonik an den verschiedenen Störungssystemen ermittelt. Im Labor wird die Festigkeit der Jurakalke aus der Gegend von Basel und der Fränkisch-Schwäbischen Alb und der Schwarzwälder Sandsteinen bestimmt. Aus diesen Daten können die Kurven der Bruchfestigkeit aufgestellt werden. Vergleicht man die im Labor gemessenen Spannungswerte mit den im Gelände ermittelten tektonischen Daten findet man Werte zwischen 40 und 130 MPa für die tektonischen Spannungen und 5–20 MPa für die Scherspannungen.

     

Kräfteumlagerungen in der Zwischenwand eines Doppelröhrentunnels im Zuge eines Synchronvortriebes

ZusammenfassungKräfteumlagerungen in der Zwischenwand eines Doppelröhrentunnels im Zuge eines Synchronvortriebes Verkehrstechnische, sicherheitstechnische und kalkulatorische Gründe führen dazu, daß im Verkehrstunnelbau, Doppel- und Mehrfachtunnel zunehmend häufiger gebaut werden als Einzelröhren. Die Gebirgswand zwischen eng nebeneinanderliegenden Röhren ist ein besonders kritischer Punkt im statischen Tragsystem Gebirge und Hohlraumauskleidung, nicht zuletzt wegen der mangelnden Kenntnis von Spannungs- und Deformationsvorgängen während des Vortriebes.Die in Frankfurt/Main durchgeführten in situ-Messungen zeigten, daß die Spannungen im zweidimensionalen Belastungsfall wesentlich kleiner sind als im dreidimensionalen und daß der erste Abbau der Spannungsspitzen vom dreidimensionalen Traggewölbe erst 2,5 bis 3 Tunneldurchmesser hinter der Ortsbrust begann. Die durch das Hereinwandern der Ortsbrust verursachte Druckzunahme in der Mittelwand und den Ulmen wurde erst im Rahmen eines allgemeinen allmählichen Spannungsabbaues (Schwinden und Kriechen der Spritzbetonschale bei gleichzeitiger Umlagerung der Gebirgstragringe) teilweise reduziert.

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SummaryStress Redistribution in the Middle Wall between Tubes of a Twin-Tunnel during Synchronous Excavation Twin or more tube tunnels are becoming more and more common than single tube tunnels in transport-tunnel systems due to reasons connected with the safety, transportation and economy of construction. The rock mass between the two closely lying tunnels is a critical zone in the static system rock mass and the tunnel lining particularly because of the lack of knowledge regarding the stress and deformation processes during excavation.The in-situ measurements carried out at Frankfurt/Main show that stresses in case of a two dimensional loading are substantially smaller than those in case of three dimensional. Further, the reduction in measured peak stresses of the three dimensional supporting arch around the excavation face first began 2,5 to 3 tunnel diameters behind it. The pressure which increased in the middle wall and on the side walls due to the inward movement of the excavation face decreased partly with the slow overall reduction in stresses (shrinkage and creep of shotcrete lining) and simultaneous redistribution of the stress field around the excavation.

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RésuméRedistribution des contraintes dans le massif entre les deux tubes d'un tunnel pendant un avancement synchrone Pour des raisons de circulation, de sécurité et de coûts, on préfère de plus en plus souvent les tunnels à deux ou plusieurs tubes aux tunnels unitubes dans le cas des tubes destinés au trafic. Le massif subsistant entre deux de ces tubes est un point particulièrement délicat du système portant composé par l'ensemble massif en place-structure artificielle, et cela en particulier de fait du manque de connaissances au sujet de l'évolution des déformations et des contraintes ou cours de l'avancement.Des mesures in-situ (à Frankfurt/Main) ont montré que les contraintes dans le cas de charge bidimensional sont nettement plus faibles que dans le cas tridimensional et que la réduction des efforts maximums n'intervenait que 2,5 à 3 diametres derrière la tête de l'avancement. Les augmentations des contraintes en poussée dans le massif central et dans les flancs des tubes ne diminuent que dans le cadre d'une diminution globale des contraintes (retrait et plastification de l'anneau de béton accompagnant la redistribution des contraintes dans le massif environnal).

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Mit 10 Abbildungen     

Stabilität einer Rutschscholle unter Einstau

ZusammenfassungStabilität einer Rutschscholle unter Einstau Die Elta, linker Seitenzufluß der Donau auf der Höhe Tuttlingen, sollte an der topografisch günstigsten Stelle zur Errichtung eines 12 Mio m³ großen Speichers abgesperrt werden. Die geologische Vorerkundung ergab Hinweise auf eine erfolgte Rutschung größerer Kubatur im linken Hangbereich. Die danach angesetzte Erkundung zeigte, daß eine Scholle aus Gesteinen des Weißen Jura unter Ausbildung einer Gleitfläche auf dem unterlagernden Braunen Jura abgeglitten war. Mit dem Teileinstau dieser Hangpartie mußte befürchtet werden, daß die Scholle erneut in Bewegung geraten und in das Becken gleiten würde (Vergleichssituation zu Vajont). Die bodenmechanische Berechnung ergab für den Lastfall der schnellen Senkung des Beckenspiegels eine nicht ausreichende Standsicherheit der Scholle, weshalb die Sperrstelle aufgegeben werden mußte.

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SummaryStability of a Rock Slide in a Reservoir The Elta, left tributory river of the upper Danube should have been dammed up at the topographically most suitable location in order to erect a reservoir for water supply of 12 mio. m³ in volume. Since the topography of the valley part in consideration showed some peculiarities, a more detailed geological survey was undertaken. Due to geo-morphological aspects on the left slope part of the valley expecially in the area of the dam abutment in prospection a former landslide was indicated. More detailed ascertainments showed that a stratum of malm had performed a slideway on the dogger yielding the actual morphological position.In projecting the basin it had to be taken into consideration the possibility of a renewed sliding expecially in the state of lowering the water table (comparative situation to Vajont).Indeed the soil mechanical safety determination of the slope part in consideration verified a not sufficient stability in the state of repeated sudden drow down of the water table in the basin. Due to this result one had to renounce on the realization of the project.

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RésuméStabilité d'un éboulement dans un bassin On devait construire un barrage sur la Elta (affluent gauche du Danube, à la hauteur de Tuttlingen), à l'endroit le plus favorable du point de vue topographique, afin de créer un réservoir de 12 Mio. m³. Le sondage géologique préalable a fourni des indications au sujet d'un glissement de cubage assez important, s'étant produit dans la région pentue gauche.Le sondage effectué par la suite montra qu'une masse de pierres du Jura Blanc s'était détachée en ferment une surface glissante sur le Jura Brun qui se trouve à la base. Avec le remplissage du bassin partiel il était à craindre que la masse ne se mît de nouveau en mouvement et ne glissât dans le bassin (Situation comparable à Vajont).Les calculs de la mécanique du sol n'ont pas révélé une sécurité suffisant de la stabilité de la masse, dans le cas d'une baisse rapide du niveau du bassin, c'est pourquoi on a dû renoncer à un barrage à cet endroit.

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Mit 8 Abbildungen     

The mechanical response of pre-fractured rock in compression

SummaryThe Mechanical Response of Pre-Fractured Rock in Compression This paper describes experimental procedures and results obtained from an experimental study of pre-cracked rock specimens. In these experiments specimens of Westerly granite and Cedar City tonalite were broken in special fixtures and subsequently retested in a triaxial apparatus. Confining pressures up to 7 kb were employed. The rock specimens were well fragmented during the pre-cracking process. The results indicate a number of interesting features, including the significant retention of load-carrying ability under many stress conditions and an increase in maximum deformation. A comparison is made with frictional data determined elsewhere for Westerly granite; the close agreement in maximum stress suggests the importance of friction in the specimen mechanical behavior.

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ZusammenfassungDas mechanische Verhalten von vorgebrochenen Gesteinsproben unter Druckbelastung Der vorliegende Aufsatz beschreibt die Ergebnisse von Druckversuchen, die an vorgebrochenen Gesteinsproben durchgeführt worden sind. Proben von Westerly Granit und Cedar City Tonalit wurden zunächst in steifen Kammern vorgebrochen und anschließend in Triaxialversuchen bis zu 7 kb Manteldruck belastet. Die Ergebnisse weisen interessante Charakteristiken auf, besonders die Beibehaltung erheblicher Festigkeitswerte bei verschiedensten Belastungszuständen sowie die Zunahme der größten Verformung. Die erhaltenen Daten werden mit Ergebnissen von Reibungsversuchen an Westerly Granit, die aus der Literatur bekannt sind, verglichen. Die weitgehende Übereinstimmung der größten Spannungswerte läßt darauf schließen, daß Reibung das mechanische Verhalten vorgebrochener Proben wesentlich beeinflußt.

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RésuméComportement mécanique en compression de la roche pré-fracturée Cet article décrit les procédés expérimentaux et les résultats obtenus à la suite d'une étude expérimentale sur des échantillons de roche fracturés à l'avance. Dans ces essais, des échantillons de granite W et de tonalité CC ont été brisés dans des appareils spéciaux et soumis ensuite à l'essai triaxial. Des pressions latérales jusqu'à 7 kbar ont été employées. Les échantillons de roche avaient été largement fragmentés pendant la fracturation initiale. Les résultats indiquent un certain nombre de particularités intéressantes, y compris le maintien significatif d'une aptitude à supporter des charges sous maintes conditions de contraintes, et une augmentation de la déformation maximale. On a fait une comparaison avec les résultats de frottement obtenus ailleurs pour le granite W. Le bon accord des contraintes maximales suggère l'importance du frottement dans le comportement mécanique des échantillons.

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With 8 Figures     

Floor loading and movement along the coalface

SummaryFloor Loading and Movement Along the Coalface Total roof to floor convergence, floor loading, horizontal and vertical movements of floor along three selected longwall faces were investigated. Empirical equations expressing the above noted linearly time-dependent factors in strata mechanics are developed. It was observed that the contribution of floor to the total roof to floor closure is between 31 to 63%, dependent upon the strength of roof and floor layers encountered.

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ZusammenfassungSohlhebungskraft und Bewegung entlang einer Abbaufront in Kohle Die gesamte Konvergenz zwischen Firste und Sohle, die Sohlhebungskraft, die horizontalen und vertikalen Bewegungen der Sohle wurden an drei ausgewählten Strebabbauen untersucht. Funktionen, die die Zeitabhängigkeit der oben genannten Größen erfassen, wurden empirisch ermittelt. Es wurde beobachtet, daß der Anteil der Sohlhebung an der gesamten Konvergenz zwischen Firste und Sohle in Abhängigkeit von den Festigkeiten des Hangenden und Liegenden zwischen 31 und 63% beträgt.

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RésuméMouvements du fond d'une galerie en excavation dans une mine charbonnière La convergence entre la calotte et le fond de la galerie, l'effet de la force montant le fond, ainsi que les mouvements horizontaux et verticaux du fond ont été étudiés sur trois tronçons d'excavation. Des équations empiriques donnant la relation plus ou moins linéaire ont été développé en fonction du temps pour des milieux stratifiés. On a observé que la contribution du mouvement du fond à la convergence total entre la calotte et le fond de la galerie est entre 31 et 63% en fonction de la résistance de la masse rocheuse au-dessus de la calotte resp. en-dessus du fond.

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With 6 Figures     

The relation between the uniaxial tensile strength and the sample size for bohus granite

SummaryThe Relation Between the Uniaxial Tensile Strength and the Sample Size for Bohus Granite An experimental investigation has shown that the uniaxial tensile strength of Bohus granite is independent of the sample size within a very large range of volume. An indirect measurement of the tensile strength such as the point load test does, however, yield the well-known decrease in strength with increasing sample volume. The reasons for these results are discussed and a theoretical extension of Weibull's statistical theory for the tensile strength of materials is used to indicate that the uniaxial tensile strength test may be a measurement of the minimum tensile strength of the bonding between the grains in the rock.

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ZusammenfassungDie Beziehung zwischen der einachsigen Zugfestigkeit und der Probengröe für den Bohuser Granit Eine experimentelle Untersuchung hat gezeigt, daß die einachsige Zugfestigkeit des Bohuser Granits von der Größe der Probe in einem weiten Volumsbereich unabhängig ist. Eine indirekte Messung der Zugfestigkeit zeigt indessen, wie der Punktbelastungstest ergibt, die wohlbekannte Abnahme der Festigkeit mit erhöhtem Volumen der Probe. Der Grund dieser Resultate wird diskutiert, und eine theoretische Erweiterung der statistischen Theorie für die Zugfestigkeit der Materialien von Weibull wird verwendet um zu zeigen, daß die einachsige Zugfestigkeitsprobe eine Messung der mindesten Zugfestigkeit der Bindung zwischen den Gesteinskörnern sein kann.

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RésuméLa relation entre la résistance à la traction uniaxe et le volume de spécimen cher le granit de Bohus Un examen a montré, que la résistance à la traction uniaxe du granit de Bohus est indépendant du volume du spécimen dans une très grande région de volume. Un mesurage indirect de la résistance à la traction montre cependant, comme l'essai de charge de point indique, la réduction de résistance bien connue avec le volume augmentant du spécimen. On discute sur les causes de ces résultats et on s'est servi d'une extension théorique de la théorie statique pour la résistance aux matériaux de Weibull pour montrer que l'essai de la résistance à la traction uniaxe peut etre un mesurage de la résistance la plus petite du liant entre les grains de roche.

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With 14 Figures     

Optimizing the control of rock failure in servo-controlled laboratory tests

SummaryOptimizing the Control of Rock Failure in Servo-Controlled Laboratory Tests Recent studies of rock failure have been made with a closed loop servo-controlled testing machine. Feedback from the failing specimen is electronically compared with a pre-determined program and the hydraulic system is continuously and automatically adjusted to ensure that feedback and program are coincident. It is suggested that optimum control of rock failure in any laboratory test is achieved when the closed loop feedback represents the most sensitive indicator of failure. Any required experimental output can then be independently monitored. This method was applied to a variety of rock specimens loaded in uniaxial compression using lateral displacement as feedback. It was possible to control the failure of some rocks which had failed explosively in previous tests where the axial displacement had been programmed to increase monotonically.

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ZusammenfassungOptimale Aufzeichnung des Bruchablaufes von Gestein in servo-gesteuerten Laborversuchen Studien zum Bruch von Gesteinsproben wurden kürzlich mit einem elektronisch geregelten Belastungssystem vorgenommen. Bei diesem System werden Meßdaten der über die maximale Bruchverformung hinaus deformierten Probe mit einem vorgegebenen Verformungs-Programm elektronisch verglichen und das hydraulische Belastungs-System wird dementsprechend kontinuierlich geregelt.Ein optimaler Ablauf des Bruchvorganges wird gewährleistet, wenn das Regelsystem durch möglichst feinstufige Meßdaten der Bruchverformung gesteuert wird. Jede gewünschte zusätzliche physikalische Größe kann dann unabhängig davon gemessen werden.Die Meßmethode wurde bei einachsigen Belastungsversuchen von verschiedenen Gesteinsproben angewendet, wobei zur Steuerung des Regelsystems die gemessene Verformung normal zur Belastungsrichtung gewählt wurde. Dabei war es möglich, auch den Bruch solcher Gesteinsproben zu beherrschen, welche bei früheren Versuchen, bei denen der Vorgang aufgrund der Verformung in Belastungsrichtung mit stetigem Verlauf programmiert wurde, explosionsartig geborsten waren.

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RésuméPour un meilleur contrôle de la rupture des roches dans les essais de laboratoire sur machines asservies Des études récentes sur la rupture des roches ont fait usage de machines d'essai asservies.La réponse de l'éprouvette en cours de rupture est comparée électroniquement à un programme fixé à l'avance, et le système hydraulique est ajusté continuellement et automatiquement pour faire coïncider la réponse avec le programme.On suggère que le meilleur contrôle sera obtenu, quel que soit l'essai, si le signal utilisé représente l'indicateur le plus sensible de la progression de la rupture. Toute autre grandeur physique qui est jugée nécessaire peut alors être enregistrée indépendamment.Cette méthode a été appliquée à la compression monoaxiale de diverses roches, en employant comme signal la déformation transversale. On a pu ainsi régulariser la rupture de certaines roches, qui était explosive dans des essais antérieurs où la déformation axiale augmentait suivant un programme monotone.(Dans cet article, la rupture est un processus, comportant notamment la naissance et le développement de fissures, qui ne peut être observé, avec les machines d'essai classiques, à cause de l'explosion due à une libération brutale de l'énergie de déformation emmaganisée dans la presse. Le contrôle de la rupture, au sens anglais, correspond à une régularisation de ce processus. Note de la Rédaction.)

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With 5 Figures     

Computer simulation of second order faults

SummaryComputer Simulation of Second Order Faults Faults of the second order can be simulated in the computer with an accuracy hitherto unknown, by using Malina's (1969, 1970) program version of the Finite Element Method. The computations show that stress rearrangements occur with shear movements along the principal fault and with propagation of the fault. These stress rearrangements contribute to the development of new secondary faults. The computed second order faults can be classified according to Chinnery (1966) as shear plane typesA, B, E, andF. Moreover, the computation shows two dominant shear planes which cannot be classified according to Chinnery.

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ZusammenfassungSimulation von Störungen zweiter Ordnung im Computer Störungen zweiter Ordnung lassen sich mit einer bisher noch nicht gekannten Genauigkeit mit Hilfe einer von Malina (1969, 1970) entwickelten Programmversion der Finite-Element-Methode im Computer simulieren. Die Rechnungen zeigen, daß mit einer Scherbewegung entlang der Hauptstörung und dem Weiterreißen der Störung Spannungsumlagerungen einhergehen, die mitbewirken, daß neue sekundäre Störungen entstehen. Die ermittelten Störungen zweiter Ordnung lassen sich nach der Klassifikation von Chinnery (1966) als die ScherflächentypenA, B, E undF einordnen. Darüberhinaus liefert die Rechnung zwei sehr häufig auftretende Scherflächen, die sich nach Chinnery nicht klassifizieren lassen.

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RésuméSimulation de failles de deuxième ordre par l'ordinateur Les failles de deuxième ordre peuvent être simulées avec une précision encore jamais atteinte grâce à l'utilisation d'une version d'une programme développé par Malina (1969, 1970) à partir de la méthode des éléments finis. Le calcul montre que, conjointement au cisaillement le long de la faille principale et à la propagation de cette faille, de nouvelles redistributions des contraintes apparaissent. Ces nouvelles redistributions contribuent essentiellement au développement de nouvelles surfaces de failles secondaires. Les failles de deuxième ordre peuvent être classées d'après Chinnery (1966) suivant les catégories de surfaces de cisaillementA, B, E, etF. De plus, le calcul indique fréquemment deux autres types de surfaces de cisaillement n'entrant pas dans la classification de Chinnery.

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With 11 Figures     

Anwendung der Endochronentheorie auf Salzgestein

ZusammenfassungAnwendung der Endochronentheorie auf Salzgestein Es wird ein Stoffgesetz auf Grundlage der Endochronentheorie entwickelt, mit dem das Materialverhalten von Salzgestein beschrieben werden kann. Dafür werden die grundlegenden Vorstellungen dieser allgemeinen Theorie vorgestellt, wie sie von Valanis für Metalle und von Bazant-Bhat für Beton entwickelt wurde.Das Verformungsverhalten von Salzgestein, das durch eine ausgeprägte Kriechneigung geprägt ist, wird erläutert und durch ein rheologisches Modell beschrieben. Das rheologische Modell dient zur Bestimmung der in der Endochronenformulierung vorhandenen Materialfunktionen und Materialkonstanten. Das Stoffgesetz wird in tensorieller Weise formuliert, und es werden Hinweise für seinen Einbau in numerische Rechenmodelle gegeben.

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SummaryUse of the Endochronic Theory on Rock Salt On the basis of the endochronic theory a material model which can describe the behavior of rock salt is developed. This study presents and follows in a modified form the earlier work of Valanis in metals and Bazant-Bhat in concrete.The deformation characteristics of rock salt, subject to extensive creep, are described and explained by an analogous rheological model. This model is used to determine the material functions and constants for the endochronic formulation. The material law is written in tensor form and keys for its use in a computer program are supplied.

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RésuméMise en application de la théorie d'endochrones au niveau de la roche saline A partir de la théorie d'endochrones, l'on développe une loi des matières pouvant décrire le comportement de la roche saline. Dans cette optique, l'on présente les conceptions de base de cette théorie générale, telles qu'elles ont été développées par Valanis pour les métaux et par Bazant-Bhat pour le béton.Le comportement de déformation de la roche saline, caractérisé par une tendance marquée à ramper, est explicité et décrit à l'aide d'un modèle rhéologique. Le modèle rhéologique sert à la détermination des fonctions et constantes de matières, se trouvant dans la formulation d'endochrones. La loi des matières est formulée de facon tensorielle et l'on donne des instructions quant à son application au niveau des ordinateurs.

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Mit 5 Abbildungen     

Petrographische Eigenschaften der Gerölle und Sandkörner als Klimazeugen

Zusammenfassung Zahlreiche Zählungen haben gezeigt, da\ die petrographische Zusammensetzung der Gerölle und Sandkörner nicht nur vom Relief (Tektonik), sondern auch vom Klima und von der Vegetation abhängig ist. In dieser Hinsicht ist der %-Anteil der Quarzgerölle (Gangquarz-Gerölle von 2–10 cm Grö\e) bezogen auf die Summe: Quarz + Granit + Gneis ungefähr 2% (Mittelwert) in Gebirgen, 8% in glazialen und fluvioglazialen Ablagerungen, 20% in periglazialen Gürteln und unter subaridem Klima; er steigt bis auf 97% in warmen und feuchten Ebenen (z. B. Guyana oder Gabun).Entsprechend fällt in der Sandfraktion (Korngrö\e etwa 0,5 bis 1,0 mm) der %-Anteil der Feldspäte bezogen auf die Summe: Feldspat + Quarz + andere Mineralien der Granite, Gneise, Basalte usw. von ungefähr 50–20% im glazialen, periglazialen, subariden oder ariden Klima wie auch in vielen Gebirgen und vulkanischen Ablagerungen bis auf 4-0% in den Sanden der warmen und feuchten Ebenen.Erklärung: Unter kaltem oder aridem Klima und in vielen Gebirgen herrscht die mechanische Zersplitterung der Gesteine vor; Feldspäte sind häufig und unter den Geröllen gibt es viele Granite und Gneise; Gangquarze sind dagegen relativ selten. In bewaldeten Ebenen des warmen und feuchten Klimas überwiegt die chemische Verwitterung; die Feldspäte werden zu Ton- und Bauxit-Mineralien umgewandelt, und von den Graniten und Gneisen bleiben au\er den seltenen Schwermineralien und anderen Ausnahmen nur Quarzkörner (im Sand) und Gangquarze (als Gerölle).Diese Klimazeugen, die auf jetzige oder pleistozäne Beispiele begründet wurden, können auch für ältere Zeiten bis zum Tertiär und wahrscheinlich sogar mit kleineren änderungen bis zum Karbon gelten.

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Résumé De nombreux comptages ont montré que la composition pétrographique des galets et celle des grains de sable ne dépend pas seulement du relief (donc de la tectonique), mais encore du climat et de la végétation. Dans ces recherches, on considère le pourcentage des galets de quartz (d'origine filonienne, et de 2 à 10 cm de long), rapporté à la somme: galets de quartz, de granite, de gneiss. Ce rapport passe d'environ 2% en moyenne dans les montagnes, à 8% dans les dépÔts glaciaires et fluvio-glaciaires, 20% dans les bordures périglaciaires et sous climat semi-aride, et jusqu'à 97% dans les plaines chaudes et humides (par exemple en Guyane et au Gabon). Parallèlement, dans la fraction sableuse (grains de 0,5 à 1 mm environ), le pourcentage des grains de feldspaths, rapporté à la somme feldspath + quartz + autres minéraux des granites, gneiss, basaltes... etc., passe de 50-20% dans les dépÔts glaciaires, périglaciaires, sub-arides ou arides, ainsi que dans les formations volcaniques, à moins de 5% dans les sables engendrés sous climat chaud et humide.Explication: Sous climat froid ou aride, ainsi que dans beaucoup de montagnes, domine la fragmentation mécanique des roches; les feldspaths sont fréquents dans les sables et, parmi les galets, il y a beaucoup de granites, gneiss ... etc; les quartz filoniens sont en revanche relativement rares. Au contraire, dans les plaines boisées des régions chaudes et humides, c'est l'altération chimique qui l'emporte; les feldspaths sont altérés en argiles ou en minéraux des bauxites; des granites et des gneiss, il ne subsiste, en dehors de quelques minéraux lourds, que les grains de quartz (à l'échelle des grains de sable), et les morceaux de quartz filoniens (à l'échelle des galets).Ces faits ont été établis avant tout par l'étude de formations actuelles ou quaternaires. Ils permettent d'interpréter les formations tertiaires et mÊme, moyennant quelques réserves, probablement aussi plus anciennes, jusqu'au Carbonifère.