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1.
Indirect tensile testing of anisotropic rocks   总被引：2，自引：3，他引：2  
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.
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.
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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2.
SummaryA Contribution to the Design of a Tunnel Lining in Swelling Rock The paper is representing a possible approach for designing tunnel linings for conditions of swelling rock submitted to general primary rock stress distributions. The method is based on the rock swelling parameters and the swelling curve which are assessed in oedometer swelling tests. Hence the proposed design method itself has to make allowance for this. The elastic swelling analysis for circular tunnel linings is followed by an elasto-plastic approach for randomly shaped tunnel cross sections. In addition test results of rock mechanical properties of some swelling rock varieties are given in order to understand more clearly the specific features of swelling rock material.
ZusammenfassungBerechnungsmethode für Tunnelverkleidungen in quellendem Gestein Die vorliegende Arbeit stellt eine mögliche Berechnungsmethode von Tunnelverkleidungen in quellendem Gebirge dar, das unter einem beliebigen dreidimensionalen primären Gebirgsspannungszustand stehen mag. Die Methode basiert auf den Quellparametern und der Quellkurve, die durch Oedometer-Quellversuche bestimmt werden. Daher hat das Berechnungsverfahren den Unterschieden zwischen den Spannungszuständen im Oedometer und im Gebirge Rechnung zu tragen. Ein auf der Elastizitätstheorie aufbauendes Verfahren für kreisförmige Tunnelverkleidungen wird durch einen elastoplastischen Ansatz für beliebig geformte Tunnelquerschnitte ergänzt. Eine Zusammenstellung der felsmechanischen Kennwerte einiger untersuchter quellender Gesteinstypen ist in die Arbeit eingebaut, um die Wesensart dieser Gesteine näher zu beleuchten.
RésuméMéthode de calcul de revêtement de tunnels dans une roche gonflante L'exposé ci-dessous présente une méthode d'analyse statique de revêtements de tunnels dans une masse rocheuse gonflant sous l'effet d'un état de contraintes primaire tridimensionnel. La méthode est basée sur des paramètres de gonflement et sur la courbe de gonflement étant déterminés à l'aide d'essais de gonflement oedométriques. C'est pour cela que la méthode proposée doit tenir compte des différences entre les états de contraintes reignants dans l'oedomètre et in situ. La méthode d'analyse basée sur la théorie d'élasticité pour des profils-types circulaires est complémentée par une formulation elastoplastique pour des profils-types quelconques. Un tableau synoptique donnant les propriétés mécaniques de quelques variétés de roches gonflantes basées sur des essais est incorporé dans l'exposé afin de préciser le comportement mécanique des roches gonflantes.

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3.
Zusammenfassung Aufgaben der Felsmechanik bei neuzeitlichen Tunnelrekonstruktionen. Für die neuzeitliche Tunnelbauweise müssen neue Erkundungsmethoden mit erweitertem Umfang felsmechanischer Prüfungen angewandt werden. Diese Forderung soll ebenso bei Rekonstruktionen erfüllt werden. Außer den mechanischen Eigenschaften werden auch die innere Spannung im Felsmassiv und in der Ausmauerung, die Mächtigkeit der gelockerten Zone sowie die Injektions- und Verankerungsmöglichkeit bestimmt.
Summary The Function of Rock Mechanics in Modern Tunnelling. For modern methods of tunnel driving it is necessary to apply new procedures of geological investigations including large-scale rock mechanics tests. This view holds equally for reconstruction projects. In addition to the mechanical properties of the rock masses it is necessary to determine the intrinsic stresses in the rock and in the tunnel lining, the thickness of the inelastic (relaxed) zone around the tunnel, as well as the possibility of grouting and anchoring.
Résumé Application de la mécanique des roches aux méthodes modernes de construction et de reconstruction des tunnels. Dans la technique moderne des tunnels il est nécessaire d'appliquer de nouvelles méthodes de reconnaissance comportant davantage d'essais de mécanique des roches. La même exigence est valable pour la reconstruction des tunnels. Outre les propriétés mécaniques du massif rocheux, on déterminera aussi les contraintes dans le rocher et dans le revêtement, l'épaisseur de la zone décomprimée et même les possibilités d'injection et de boulonnage.

Vortrag, gehalten beim XIX. Geomechanik-Kolloquium in Salzburg am 17. Oktober 1969.

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4.
SummaryA Computer Model for Stress-Volume Relationships of Porous Rocks with Various Saturations A model has been developed that predicts the hydrostatic and one-dimensional strain, stress-volume relationship for porous rocks with various fluid contents. The model uses spherical and penny-shaped pores and includes distributions in both size and separations of these pores. Some of the pores are interconnected to allow the passage of fluid as the porosity changes. The model is calibrated to the dry hydrostatic pressure-volume relationship and is then used to predict the stress-volume relationships for saturated or partially saturated rocks. The model predictions are compared to the experimental results for Mt. Helen tuff.
ZusammenfassungEin Computer-Modell für die Beziehungen zwischen Spannung und Volumen poröser Gesteine mit verschiedenen Sättigungsgraden Es wurde ein Modell zur Vorhersage des Verhältnisses von hydrostatischer Spannung bzw. durch eindimensionale Verformung erzeugter Spannung zu Volumen poröser Gesteine mit unterschiedlichem Flüssigkeitsgehalt entwickelt. Das Modell benutzt kugelförmige und münzenförmige Poren und berücksichtigt sowohl verschiedene Größen- als auch Abstandsverteilungen dieser Poren. Zwischen einigen der Poren bestehen Verbindungen, die bei wechselnder Porosität das Durchfließen von Flüssigkeit ermöglichen. Das Modell wird auf das Verhältnis von hydrostatischer Spannung zu Volumen im Trockenzustand geeicht und dann zur Vorhersage des Spannungs-Volumen-Verhältnisses des gesättigten oder teilweise gesättigten Gesteins benutzt. Die Modellvorhersagen werden mit den experimentellen Ergebnissen für einen Tuff des Mt. Helen verglichen.
RésuméComputer-Modèle pour les relations entre contrainte et volume de roches poreuses de saturation différente On a établi un modèle qui permet de prédire la relation entre la contrainte hydrostatique et la contrainte résultante de la déformation unidimensionnelle, d'une part, et, d'autre part, le volume de diverses roches poreuses ayant diverses teneurs en fluides. Le modèle prévoit des pores sphériques et des pores en forme de disques et comporte des répartitions à la fois suivant la taille des pores et suivant qu'ils sont séparés ou non. Certains pores sont reliés entre eux pour permettre le passage du fluide lorsque la porosité se trouve modifiée. Le modèle est calibré par rapport à la relation à sec entre la contrainte hydrostatique et le volume; il est ensuite utilisé pour prédire les relations entre contraintes et volume de roches saturées ou partiellement saturées. Les prédictions du modèle sont comparées aux résultats expérimentaux obtenus avec le tuf de Mount Helen.

Work performed under the auspices of theU. S. Department of Energy by theLawrence Livermore Laboratory under contract number W-7405-ENG-48.

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5.
SummaryA New Digital Method for Three-Dimensional Stress Analysis in Elastic Media A new method for three-dimensional stress analysis in elastic media is outlined. According to this approach the problem is formulated purely in terms of conditions prevailing at the bounding surfaces of an elastic body. Stress and displacements on these surfaces, as well as inside the body, are expressed in terms of the superimposed effect of a set of basic solutions having suitable properties.The method is developed in matrix form. Some general properties of the governing matrices are established with a view to developing suitable numerical procedures.The convergence characteristics of two iterative schemes are considered.The paper concludes with observations concerning the generality of the approach.
ZusammenfassungNeues digitales Verfahren zur dreidimensionalen Spannungsanalyse in elastischen Medien In der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen eines neuen Verfahrens der dreidimensionalen Spannungsanalyse beschrieben.Die Behandlung des allgemeinen Problems der Gebirgsmechanik, d. h. die Bestimmung der Spannungs- und Verschiebungsverteilungen in der Umgebung von untertägigen Hohlräumen, mit Hilfe konventioneller Verfahren — wie z. B. der Methode der Finiten Elemente — hat den Nachteil, daß der gesamte Gebirgskörper berücksichtigt werden muß. Dies hat zur Folge, daß sich realistische dreidimensionale Probleme auch mit modernsten Digitalrechnern nicht mehr innerhalb annehmbarer Rechenzeiten lösen lassen. Das hier vorgestellte Verfahren vermeidet diese Schwierigkeiten durch eine Formulierung, die ausschließlich die Randbedingungen an den Begrenzungsflächen des Mediums verwendet. Spannungen und Verschiebungen an diesen Flächen sowie im Inneren des Gebirgskörpers werden als Überlagerungseffekt einer Reihe von Grund-Lösungen mit geeigneten Eigenschaften ausgedrückt.Aus Gründen der Einfachheit wird in dieser Arbeit nureine solche Grund-Lösung verwendet. Diese beschreibt die Wirkungen einer Einzelkraft, die an einem Punkt eines unendlichen Mediums angreift. Mit Hilfe dieser Lösung kann die Wirkung eines Aggregates derartiger Kräfte in Matrizenform ausgedrückt werden.Läßt man eine Einzelkraft an jedem infinitesimalen Element einer kontinuierlichen Fläche angreifen, dann können die Spannungs- und Verschiebungsverteilungen im Körper mit Hilfe der an dieser Fläche herrschenden Randbedingungen beschrieben werden. Begrenzt die Fläche einen geschlossenen Hohlraum, so trennt sie das Medium in einen inneren und einen äußeren Teil. Auf diese Art entstehen zwei Problemklassen: Während der innere Bereich die Spannungsanalyse von Ingenieurbauten beinhaltet, entspricht der äußere Bereich dem Hohlraumproblem der Gebirgsmechanik.Die beschriebene Formulierung mittels Matrizen ist für beide Bereiche gültig. Es wird jedoch gezeigt, daß die entsprechenden Matrizen charakteristisch unterschiedliche Eigenschaften haben. Diese Beobachtung ist von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung numerischer Lösungsverfahren. Die Konvergenz-Charakteristiken zweier Iterativ-Schemata werden in Betracht gezogen.Zusammenfassend wird noch einmal die generelle Gültigkeit des Verfahrens betont. Weitere Grund-Lösungen und ihre Anwendung auf spezielle Probleme werden erwähnt.
RésuméUne nouvelle méthode pour la solution de problèmes à trois dimensions dans la théorie de l'élasticité Les auteurs élaborent une nouvelle méthode pour la solution de problèmes à trois dimensions dans la théorie de l'élasticité.En Mécanique des Roches, lorsque les excavations sont situées dans une masse infinie de roches, les méthodes courantes, telle que les éléments finis, ont le désavantage d'avoir à opérer sur une quasi-infinité d'éléments. Il en résulte que l'analyse de configurations réelles à trois dimensions devient impossible même avec les plus grands ordinateurs modernes. La nouvelle méthode évite ces difficultés en reformulant le problème entièrement en fonction des conditions régnant aux limites de la configuration. Les tensions et les déplacements aux limites, ainsi qu'à l'intérieur de la masse, sont produits par les actions superposées d'un ensemble convenablement choisi de fonctions — solutions élémentaires.Pour alléger l'exposé on n'a employé qu'une seule fonction — solution dans cette publication. Elle décrit l'action d'une force concentrée en un point d'un milieu infini. Les actions d'une distribution de pareilles forces concentrées peuvent s'exprimer sous forme matricielle.En appliquant une force concentrée à chaque élément infinitésimal d'une surface continue située dans le milieu on arrive à exprimer les tensions et les déplacements en un point quelconque en fonction des conditions régnant sur cette surface.Si cette surface est fermée elle divise le milieu en une région intérieure et une région extérieure, ce qui donne lieu a deux classes de problèmes. Le problème intérieur se présente surtout en Résistance des Matériaux, tandis que le problème extérieur se recontre en Mécanique des Roches.Le formalisme matriciel mentionné ci-dessus est applicable dans les deux régions. Cependant il apparaît que les matrices associées ont des propriétés foncièrement différentes. Cette constatation est de première importance lors de l'élaboration de méthodes de solutions numériques ayant recours à l'ordinateur.Deux procédés de calculs appropriés sont analysés dans cette publication.Dans leurs conclusions les auteurs mettent de nouveau en relief la généralité de la méthode. Quelques exemples de fonctions — solutions élémentaires, différentes de la fonction — solution (force concentrée) employée dans cette publication, sont cités.

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6.
ZusammenfassungZum mittleren Kluftabstand aus der Anzahl von Kluftschnittlinien Der mittlere Kluftabstand wird anhand von zwei Methoden bestimmt: In der ersten Methode werden Kluftgefüge typisiert und durch drei senkrecht aufeinanderstehende Kluftscharen approximiert. Von diesen drei Kluftscharen wie dem gesamten Kluftgefüge wird der mittlere Kluftabstand ermittelt. Je nach Gefügetyp stellt der mittlere Kluftkörper einen Quader, ein Prisma mit quadratischer Grundfläche oder einen Würfel dar. Gemessen wird die Anzahl von Kluftanschnittlinien bzw. Sehnen entlang von Meßgeraden, die parallel zu Gefügekoordinaten orientiert werden.Die zweite Methode ermöglicht, den Kluftabstand vonn Kluftscharen festzustellen. Meßgrößen sind wiederum die Anzahl von Kluftanschnittlinien und außerdem die Raumstellung der Klüfte. Die Meßgeraden können beliebig orientiert sein.Dazu werden die Gleichungen für den mittleren Kluftabstand hergeleitet. An einem Verwitterungsprofil eines oberdevonischen Siltsteines werden beide Methoden getestet.
SummaryAbout the Mean Joint Spacing from the Number of Dissecting Lines Between Joints and Rock Faces The mean joint spacing is determined by two methods: The first method typifies the fabric and approximates the joints by three orthogonally sets of joints. The mean joint spacing is determined by these sets of joints as well as by the entire fabric of the joints. Depending upon the fabric type the mean rock block defined by joints is a rectangular parallelepiped, a prism with a quadratic basal surface or a cube. The number of dissecting lines between joints or chords are measured along secants, which are parallel to fabric coordinates. The second method allows to determine the spacing ofn shares of joints. Measuring units are once again the number of dissecting lines between joints and moreover the position in space of the joints. The orientation of the measuring secants may be at random.In addition to this equations are derived for the mean joint spacing. A weathering profile of Upper Devonian siltstone is used to test both methods.
RésuméDistance de failles moyenne établie par le nombre des lignes de failles coupées La distance de failles moyenne se détermine à l'aide de deux méthodes: La première méthode sert à typiser les textures de failles et à rapprocher ces textures par trois séries de cassures orthogonales. Pour chacune de ces trois séries de cassures aussi bien que pour la texture de failles intégrale on établit la distance de failles moyenne. Selon le type de texture, le polyèdre moyen représente un parallélépipède orthogonal, un prisme à base quadratique ou un cube. On mesure le nombre des lignes de failles coupées respectivement des cordes le long des lignes de mesures qui se trouvent en relation avec les coordonnées de texture. La seconde méthode permet à déterminer la distance de failles den séries de cassures. Les quantités de mesure sont de nouveau le nombre des lignes de failles coupées et plus l'orientation des failles. Les lignes de mesure peuvent être orientées de manière quelconque.En outre on déduit les équations pour la distance de failles moyenne. On met à l'épreuve ces deux méthodes à l'exemple d'un profil de désagrégation dans le schiste argileux du Dévonien supérieur.

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7.
ZusammenfassungZum Einfluß einiger Gefügeparameter auf die Würfeldruckfestigkeit der Granite Die Möglichkeit, die physikalischen Eigenschaften des Festkörpers durch einige Gefügeparameter zu erfassen, wird in der vorliegenden Arbeit erörtert.Anhand der Bestimmung der Druckfestigkeitswerte der Granitproben und der Oberflächen-und Volumendichte zwischen deren Mineralen wird gezeigt, daß die Druckfestigkeit des Gesteins mit steigender Oberflächendichte der Minerale zunimmt und daß die Volumendichte der einzelnen Minerale für die Druckfestigkeit keine Bedeutung hat.Die Ergebnisse können ferner die Bedeutung einiger metrischer und stereologischer Methoden für quantitative Erfassung von physikalischen Eigenschaften, von Gesteinsgefügen und vom modalen Mineralbestand zeigen.
SummaryInfluence of Some Structural Parameters on the Compressive Strength of Granite The present paper discusses and illustrates the possibility of characterizing strength properties of rock by structural parameters.Tests including the determination of the compressive strength of granites and the surface and volume densities of their minerals indicated that the compressive strength increases with increasing surface density of the minerals, whereas no significant influence of the volume density of the individual minerals was found.
RésuméL'influence de quelques paramètres structuraux sur la résistance à la compression de granite Dans cet article l'auteur montre les relations entre les propriétés physiques des corps solides et certains paramètres de texture.Par l'étude de la resistance à la compression des granites et de la densité superficielle et volumétrique des minéraux on montre que la résistance à la compression des roches croît avec l'augmentation de la densité superficielle des minéraux, alors que la densité volumétrique des minéraux individuels, à cet égard, n'est pas significative.Par conséquent ces résultats démontrent l'importance que peuvent avoir les méthodes métriques et stéréologiques pour décrire d'une manière quantitative les propriétés physiques, les propriétés de textures et d'analyse modale des roches.

Für wertvolle Anregungen, Hinweise und Korrekturen bin ich Herrn Prof. Dr. G. C. Amstutz und Herrn Dr. H. Giger sehr dankbar.

Mit 5 Abbildungen  相似文献   

8.
SummaryLow Frequency Sounding Technique for Predicting Progressive Failure of Rock The paper outlines the various techniques used for predicting failure of rock in open strip or underground mining operations. Changes occurring in mechanical parameters of rock on increase in stress and at failure are outlined. A new experimental technique is described, which is based upon detection of changes in the response of the rock mass to imposed very low frequency, low amplitude vibrations. The limitations of the existing equipment available for the purpose are outlined and the problems posed by the new technique discussed. The requirements of the system and the method of analysis are discussed. Results obtained on a gelatine model under laboratory conditions are described. These results clearly show that changes in the frequency and amplitude response of the model with developemnt of fractures can give advance indication of imminent failure.
ZusammenfassungEin Niederfrequenz-Schallverfahren zur Vorausbestimmung des progressiven Gesteinbruches Die vorliegende Arbeit gibt in großen Zügen die verschiedenen Verfahren an, die zur Vorhersage des Versagens von Fels bei Obertage- und Untertagearbeiten Verwendung finden können. Die sich bei Spannungserhöhung sowie beim Zusammenbruch ergebenden Veränderungen der Gesteinsparameter werden im allgemeinen dargestellt. Ein neues, auf dem Nachweis der Veränderungen des Ansprechens von Fels auf induzierte Schwingungen sehr kleiner Frequenz und kleiner Amplitude beruhendes Prüfverfahren wird beschrieben. Die Grenzen der zur Zeit für diesen Zweck verfügbaren Apparatur werden angegeben, und die sich aus dem neuen Verfahren ergebenden Probleme werden besprochen. Die Voraussetzungen des Systems sowie der Analysenmethoden werden erörtert. Die an einem Gelatinemodell unter Laborbedingungen gewonnenen Ergebnisse werden beschrieben. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die bei der Bruchentwicklung vorkommenden Veränderungen des Frequenz- und Amplitudenansprechens des Modells einen vorläufigen Hinweis auf einen drohenden Gesteinszusammenbruch liefern können.
RésuméTechnique sonique à basse fréquence pour la prédiction de la fracture progressive de la roche Cet article expose à grands traits les diverses techniques employées pour prédire des avaries de roche dans les exploitations minières à ciel ouvert ou souterraines. Les changements des paramètres de la roche pendant l'augmentation des contraintes et au moment de l'avarie sont indiqués. Une nouvelle technique expérimentale est décrite, elle est basée sur les changements de la réponse d'une masse rocheuse à la surimposition de vibrations de basse amplitude et de très basse fréquence. Les limitations de l'appareillage disponible pour ce but sont indiquées et les problèmes posés par la nouvelle technique sont discutés. Les exigences du système et la méthode d'analyse sont discutées. Des résultats obtenus au laboratoire avec un modèle en gélatine sont décrits. Ces résultats montrent clairement que les changements de la réponse à la fréquence et à l'amplitude du modèle développant des fractures peuvent donner à l'avance des indications d'une avarie imminente.

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9.
SummaryAnalysis of Underground Openings with a Distinct Shear Zone A procedure for the analysis of deformations and stresses in the surrounding of an underground opening is demonstrated. For duplication of rock discontinuities in the finite element analysis the joint element of Goodman, Taylor and Brekke is used. A special technique was developed in order to consider the limited tensile strength, the reduction of shearing strength after reaching the peak strength and the limited closure of the joint. A Coulomb failure criterion is used for determining shear fracture. Results of two examples of tunnels with one distinct joint are shown.
ZusammenfassungBerechnung von Felshohlräumen mit einer ausgeprägten Scherzone Ein Verfahren zur Berechnung der Verformungen und Spannungen in dem einen Hohlraum umschließenden Gebirge wird erläutert. Zur Nachbildung von Diskontinuitäten wird das von Goodman, Taylor und Brekke entwickelte Kluftelement verwendet. Für dieses linienförmige Element wurde eine spezielle Rechentechnik entwickelt, die die begrenzte Zugfestigkeit der Kluft, den Abfall der Scherfestigkeit nach Erreichen der Spitzenfestigkeit auf die Restscherfestigkeit und die begrenzte Zusammendrückbarkeit erfaßt. Zur Bestimmung des Schubbruches wird das Coulombsche Bruchkriterium benutzt. Berechnungsergebnisse von zwei Beispielen aus dem Tunnelbau mit einer diskret nachgebildeten Großkluft werden gezeigt.
RésuméAnalyse numérique des excavations en roche parcourue par un joint On montre une méthode pour calculer les déformations et les contraintes autour d'un tunnel. Dans la méthode des Eléments Finis on prend un élément développé par Goodman, Taylor et Brekke pour copier des joints. Une méthode de calcul a été développée pour tenir compte de la résistance de traction limitée, la réduction de l'effort de cisaillement après avoir exhausté la résistance de pointe et la fermeture limitée des joints. Pour déterminer la rupture de cisaillement le critère de Coulomb est utilisé. A deux exemples montrés la roche est parcourue par un grand joint.

Abstract of a short report delivered at the International Symposium on Numerical Methods in Soil Mechanics and Rock Mechanics, Karlsruhe, 1975.

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10.
SummaryMeasurement of the Average Pore Velocity of Water Flowing Through a Rock Specimen. This paper describes a method to measure the modified permeability referring to the average pore velocity instead of the filter velocity.In many applications like for instance in erosion of rock with a high speed water jet the modified permeability is of interest. The principle of the method is to introduce a small amount of ions at a certain time in the water passing through a rock specimen and record the electric current due to a voltage in the direction of the pressure gradient. The record of the current will then show a rather steep increase after a defined time. This time makes it possible to calculate the average pore velocity.Experiments have been performed with three Swedish rocks, Lemunda sandstone, Bohus granite and Stockholm granite. The results show that the permeability of the granites is much less than that of the sandstone.
ZusammenfassungMessen des Mittelwertes der Porengeschwindigkeit für Wasser bei Durchströmung einer Gesteinsprobe. Der Artikel beschreibt eine Methode zur Messung der modifizierten Permeabilität, die sich von dem Mittelwert der Porengeschwindigkeit herleitet an Stelle vom Mittelwert der Filtergeschwindigkeit. Bei vielen Applikationen, zum Beispiel bei Erosion mittels Hochgeschwindigkeitswasserstrahl, ist die modifizierte Permeabilität von Interesse.Das Prinzip der Methode besteht darin, daß eine kleine Ionenmenge bei einem Zeitpunkt dem durch eine Gesteinsprobe passierenden Wasser zugeführt wird, bei gleichzeitigem Registrieren des elektrischen Stromes in Richtung des Druckgradienten. Das aufgezeichnete Signal des Stromes zeigt ein steiles Zunehmen nach einer gewissen Zeit.Diese Zeit ermöglicht es, den Mittelwert der Porengeschwindigkeit zu berechnen. Experimente sind mit drei schwedischen Gesteinen durchgeführt worden: Lemunda-Sandstein, Bohus-Granit und Stockholm-Granit.Das Resultat zeigt, daß die Permeabilität des Granits wesentlich geringer ist als die des Sandsteins.
RésuméMesurage de la valeur moyenne de la vitesse de pore pour de l'eau qui traverse un échantillon de minerai. Cet article décrit une méthode pour mesurer la perméabilité modifiée, référant à la valeur moyenne de la vitesse de pore au lieu de la vitesse de filtre.Dans beaucoup d'applications comme par exemple dans l'érosion de roche avec un jet d'eau de grande vitesse, la perméabilité modifiée nous intéresse. Le principe de la méthode est d'introduire un petit nombre d'ions à un certain moment dans l'eau qui traverse un échantillon de roche et d'enregistrer le courant électrique dependant d'un voltage dans le sens du gradient de la pression. Après quelque temps l'enregistrement du courant montre alors un accroissement assez éscarpé. Ce temps nous donne la possibilité de calculer la valeur moyenne de la vitesse de pore.Les expériences sont faites avec trois roches suèdoises, le grès de Lemunda, le granit de Bohus, et le granit de Stockholm. Les résultats montrent que la perméabilité des granits est beaucoup moins grande que celle du grès.

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11.
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.
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.
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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12.
SummaryStress Distribution Around a Tunnel Situated in a Layer Under the Action of Gravity An experimental investigation is presented of the displacement and stress distribution in a narrow layer made of a homogeneous medium, which contains a central circular tunnel, under the influence of its own weight. The tests were executed in models made of a strongly plasticized epoxy polymer, which were very sensitive to the influence of body forces. For the measurement of displacements theprojected image moiré method was used. A dense crossed grating was printed on the surface of the model, which was projected, by a parallel light beam, on a similar, but linear, reference grating, which was printed on a glass plate. The deformation of the model was achieved by the inversion method, where the model was freely suspended from the one extremity and left to deform by its own weight. A series of photographs at different time intervals, with the reference grating positioned successively parallely to the two principal axes of the specimen, gave sufficient data for the complete evaluation of all components of displacements and strains around the tunnel. The components of stresses were evaluated by using the elastic stress-strain relations holding for this case and the mechanical elastic constants valid for the material. Important stress-concentrations were revealed at the boundary of the cavity. The results derived from this investigation are applicable to problems of soil and rock mechanics.
ZusammenfassungSpannungsverteilung um einen Tunnel unter dem Einflu des Eigengewichtes Aufgrund experimenteller Studien wurden Verschiebungen und die Spannungsverteilung in der Umgebung eines kreisrunden Tunnels in einer vertikalen, schmalen Gesteinsschicht eines homogenen Mediums untersucht, welche unter dem Einfluß des Eigengewichtes derselben steht. Die Versuche wurden an Modellen aus einem sorgfältig plastifizierten Expoydharz durchgeführt, welches empfindlich genug ist, den Einfluß des Eigengewichtes deutlich zu machen. Die Verschiebungen wurden unter Anwendung des projizierenden Moiré-Verfahrens gemessen. Ein engmaschiger Meßraster wurde mittels eines parallel geführten Lichtstrahles auf einen ähnlichen, aber linearen Referenzraster projiziert, welcher auf eine Glasplatte aufgedruckt war. Die Verformung wurde dem Modell so aufgeprägt, daß dieses auf einem freien Ende aufgehängt und so, unter Umkehrung der Spannungen, durch sein Eigengewicht belastet war. Die Auswertung geschah durch Photographien in verschiedenen Zeitintervallen, wobei der Referenzraster abwechselnd parallel zu den beiden Hauptachsen des Modellkörpers ausgerichtet war. Dadurch konnten ausreichende Daten zur vollständigen Erfassung aller Verformungs- und Spannungskomponenten rund um den Tunnel erhalten werden. Die Spannungskomponenten wurden unter Voraussetzung der für diesen Fall gültigen elastischen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen und der dem Material zugehörigen elastischen Materialkonstanten ermittelt. Die Auswertung ergab bedeutende Spannungskonzentrationen am Umfang des Hohlraumes. Die so erreichten Untersuchungsergebnisse können auf Probleme der Boden- und Felsmechanik angewendet werden.
RésuméDistribution des contraintes autour d'un tunnel situé dans une couche, sous l'action des forces de gravité Une étude expérimentale est presentée sur la distribution des déplacements et des contraintes dans une couche mince d'un milieu homogène, percé par un tunnel central de section circulaire, sous l'influence des forces de gravité. Les essais sont exécutés à l'aide de modèles en résine epoxide plastifiée présentant une très grande sensibilité sous l'action des forces de gravité. La méthode du moiré par image projeté a été utilisé pour les mesures de déplacements. Pour cela un réseau dense croisé, imprimé sur la surface du modèle, a été projeté sur un réseau de référence linéaire ayant le même pas. La déformation du modèle a été obtenue en utilisant la méthode d'inversion, dans laquelle le modèle est suspendu libre par une de ses extrémités, ayant ainsi la possibilité de se déformer sous l'action des forces de gravité. L'évaluation de toutes les composantes des déplacements et déformations autour du tunnel a été faite à l'aide d'un grand nombre des photos prises à des intervalles de temps différents. Les contraintes sont calculées à l'aide des relations élastiques entre les contraintes et les déformations, valables pour ce cas de sollicitation. L'examen des résultats a montré des valeurs importantes pour les contraintes au bord du tunnel. Les résultats de cette étude sont applicables dans des problèmes de mécanique des sols et des roches.

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13.
ZusammenfassungTheoretische und experimentelle Betrachtungen zur Dynamik des schichtweise inhomogenen nichtelastischen Bodens Die optimale Bemessung eines Bauwerkes setzt nicht nur die genaue Kenntnis des Materialverhaltens allein voraus, sondern vielmehr kommt es bei einer wirtschaftlichen Bemessung auf das Zusammenwirken von Bauwerk und Boden an. Dabei soll das Werkstoffverhalten der Bauteile über oder unter Tag mit derselben Genauigkeit bekannt sein, wie das Stoffverhalten (Materialeigenschaften) der Böden. Wenn dies nicht erfüllt ist, kann die Bemessung wohl nur als grober Schätzwert angesehen werden, so daß eine übertriebene Genauigkeit in den Berechnungsverfahren des Bauwerkes keinen Sinn hat, wenn die Eigenschaften des Bodens nicht annähernd erfaßt werden. Dabei stellt man sich die Frage: sind unsere Bodenkennwerte, die vorwiegend aus Laborversuchen und statischen Lastplattenversuchen resultieren, verläßliche Kenngrößen, die den natürlichen Baugrund charakterisieren? Leider ist die Tiefenwirkung der Belastungsplatten sehr gering (Druckzwiebel) und diese Art von Versuchen somit nur für homogene Böden brauchbar. Damit ist man gezwungen, Bohrungen mit größeren Bohrlochdurchmessern durchzuführen, um überhaupt einen Einblick in das Bodenprofil (Schichtung, Inhomogenität usw.) zu bekommen. Die hohen Kosten von Bohrungen und der geringe Aussagewert der entnommenen Bodenproben nach Untersuchung im Labor, führten zwangsläufig dazu, statt dessen Schwingungsversuche mit harmonischer Kraft-, Torsions- und Kippmomenterregung anzustellen. Die in verschiedener Tiefe (z) aufzunehmenden Amplituden- und Phasenkurven geben uns, da nur Bohrlöcher von kleinen Durchmessern zum Einbringen der Amplitudenmeßrohre erforderlich sind, ohne wesentliche Störung des Baugrundes Aufschluß über die charakteristischen Bodeneigenschaften, z. B. ob der Boden linear oder nichtlinear elastisch, oder nichtelastisch, homogen oder inhomogen ist. Die Theorie solcher dynamischer Baugrunduntersuchungen wurde nachfolgend zusammengestellt und auch auf bereits in der Literatur gelöste Probleme hingewiesen. Da wir uns für die Ermittlung von Bodenkennwerten auf harmonisch erregte Böden beschränken, werden die nichtlinearen und nichtelastischen Bodeneigenschaften mit Hilfe der statischen und dynamischen Hysterese beschrieben. Anschließend wird die Versuchsdurchführung für dynamische Versuche im Bohrloch über und unter Tag mit Hilfe von Testsonde und Amplitudenmeßrohr beschrieben und einige hydraulische Erregermöglichkeiten im Bohrloch unter Tag vorgeschlagen. Die praktische Anwendung dieser Geräte umfaßt natürlich nicht nur den Bereich der Bestimmung von Materialgesetzen und Bodenkennwerten in der Natur, sondern eignet sich auch gut zur Überprüfung ausgeführter Erd- und Tunnelbauten (Straßen, Dämme usw.) auf rein qualitativer Basis, indem man die am zu untersuchenden Objekt gemessenen Amplituden- und Phasenkurven in verschiedener Tiefe mit Amplituden- und Phasenkurven derselben Tiefe von bereits bestehenden gut ausgeführten Objekten vergleicht, die in der Ausschreibung des Objektes bereits vom Bauherrn mit einem gewissen Toleranzbereich vorgeschrieben werden. Das Verfahren hat den Vorteil, daß während des Baues keine Überwachung erforderlich ist und das Objekt (z. B. bei Straßen vor Aufbringen einer Beton- oder Asphaltdecke) überprüft werden kann. Die ausführenden Baufirmen können sich schon während des Baues mittels Testsonde bzw. Amplitudenmeßrohr selbst davon überzeugen, inwieweit sie die in der Ausschreibung vorgeschriebenen Amplituden- und Phasenkurven erreichen. Die Arbeit soll nur einen bescheidenen Hinweis geben, welche theoretischen und experimentellen Methoden zur Verfügung stehen, um auf dem sehr schwierigen Gebiet der Felsmechanik und Bodenmechanik einen kleinen Schritt vorwärts zu kommen.
SummaryTheoretical and Experimental Considerations on the Dynamics of a Layered, Inhomogeneous, Anelastic Soil The optimal and economic design of structures requires knowledge of material behavior of the structure and knowledge about interaction of structure and soil. It should be pointed out that the behavior of the structural material and of the soil have to be known with the same degree of accuracy. If the properties of the soil are not described well then the accurate analysis of the structure is not sufficient to reach the goal of optimal design. Therefore, the question arises: Are the soil parameters determined by laboratory testing or by testing the soil by statically loaded plates at place of construction accurate enough to characterize the natural soil? Unfortunately, plate testing can only be applied to a homogeneous soil because determination of soil-parameters in this method is dependent on the displacements in the vicinity of plate. Therefore, it is necessary to drill holes of relatively large diameter to make possible inspection of the soil properties, e. g., lamination, inhomogeneity etc. This rather expensive drilling and the small scientific value of the soil testing in the laboratory leads unavoidably to dynamic testing by means of harmonic force, torsion and tilt-moment excitation. The amplitude and phase curves which have to be taken in different depthsz, determine the characteristic behavior of the soil, e. g., it will be determined if there is a linear or nonlinear, an elastic or anelastic behavior of the soil and whether the soil is homogeneous or not. For these measurements the drilling of holes with a small diameter is required because only small devices for measuring the amplitudes have to be inserted into these holes. The theory of these dynamic soil tests will be summarized in the paper and reference will be made to already solved and published problems. The nonlinear and anelastic soil properties are represented by static and dynamic hysteresis because soil parameters will be calculated only for harmonically excited foundations. Following this analysis the procedure of dynamical testing above and under earth in the drilled holes using a testing device described in the text and a pipe for measuring amplitudes will be presented in detail. Also discussed are possibilities of hydraulic excitation in the drilled hole under earth.This testing devices can be used not only for determining constitutive laws and soil parameters in nature but are equally well applicable for testing finished earth and tunnel constructions, like highways, dams etc. These measurements have a purely qualitative character. Amplitude and phase curves measured in different depthsz of one newly built object are compared with corresponding curves of other already finished constructions.The test procedure has the advantage that during construction no inspection by builder is necessary and the construction can be proved by the contractor himself. The contractors are able to compare amplitude and phase curves during construction with previously prescribed corresponding curves.The paper contributes some theoretical and experimental methods to the highly sophisticated field of rock and soil mechanics.
RésuméConsidérations théoriques et expérimentales sur la dynamique des sols non-élastiques et inhomogènes avec strates Le dimensionnement optimum d'un ouvrage suppose non seulement une connaissance exacte du comportement des matériaux, mais aussi, pour un dimensionnement économique, il est important de connaître l'interaction entre l'ouvrage et le sol. Pour cela il faut déterminer le comportement du matériau de la construction, à ciel ouvert ou en souterrain, avec la même exactitude que les propriétés du sol. Si cette condition n'est pas remplie, le dimensionnement peut être considéré seulement comme une estimation approchée et une exactitude exagéré dans les méthodes de calcul est inutile, si les propriétés du sol ne peuvent pas être déterminées approximativement. La question se présente ainsi: les coefficients du sol, résultant surtout d'essais de laboratoire et d'essais statiques de plaques, sont-ils des coefficients sûrs, caractérisant le sol naturel? Malheureusement l'effet en profondeur des plaques de charge est très petit (bulbe des pressions) et par conséquent ce mode d'essais n'est usilisable que pour des sols homogènes. On est donc forcé d'exécuter des forages en grand diamètre pour obtenir un aperçu du profil du sol (stratification, inhomogénéité etc.). Les grandes dépenses de forages et la faible valeur des examens des échantillons du sol au laboratoire conduisent nécessairement à exécuter en place des essais vibratoires avec excitation harmonique de force, torsion ou basculement. Les courbes d'amplitudes et de phases obtenues à des profondeurs différentes nous donnent — sans perturbation considérable du sol — des renseignements sur les propriétés caractéristiques, par exemple si le comportement du sol est linéaire ou non-linéaire, élastique ou non-elastique, ou si le sol est homogène ou non-homogène; il faut simplement faire de trous étroits pour introduire les tubes de mesure des amplitudes.La théorie de telles études du sol de fondation est présentée dans ce qui suit, en indiquant aussi les problèmes déjà résolus dans la litérature. Comme nous nous bornons à la détermination des coefficients du sol sous des excitations harmoniques, nous décrivons les coefficients des sols non-linéaires et non-élastiques à l'aide des hystérèses statique et dynamique. La technique des essais dynamiques dans un trou de forage (à ciel ouvert et en souterrain) à l'aide d'une sonde et d'un tube pour mesurer les amplitudes est décrite ensuite en proposant quelques possibilités d'excitations hydrauliques du trou. Naturellement l'emploi pratique de ces instruments comprend non seulement la détermination des lois des matériaux et des coefficients du sol en place, mais aussi il permet d'examiner les constructions au sol et en tunnels (routes, barrages etc.) sur une base absolument qualitative, en comparant les courbes des amplitudes et des phases à diverses profondeurs pour une construction donnée avec les courbes des amplitudes et des phases aux mêmes profondeurs pour des constructions déjà existantes. La méthode a l'avantage que pendant la construction une surveillance n'est pas nécessaire et que la structure peut être contrôlée. Les entreprises peuvent s'assurer pendant la construction, par une sonde ou par un tube pour mesurer les amplitudes, dans quelle mesure ils atteignent les courbes d'amplitudes et de phases prescrites à l'adjudication.L'article n'a que l'intention de montrer des méthodes théoriques et expérimentales destinées à faire progresser la mécanique des roches et la mécanique des sols.

Diese Arbeit ist Herrn o. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E. Tremmel zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.

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14.
ZusammenfassungEinige Geräte und Techniken für die Rationalisierung gefügestatistischer Arbeiten bei tektonischen und felsmechanischen Untersuchungen Eine bedeutende Rationalisierung großzahlstatistischer Messungen von Gefügeelementen, die als Unterlage für felsmechanische und tektonische Untersuchungsarbeiten erforderlich sind, wird mit Hilfe einiger neu entwickelter Geräte und Auswertungstechniken erreicht. Für Kompaßmessungen findet ein Gelände-Registriergerät Verwendung, mit welchem Lochdiagramme angefertigt werden. Ein halbautomatischer Universaldrehtisch erlaubt die selbsttätige Registrierung mikroskopischer Gefügemessungen, die ebenfalls in Lochdiagrammen Aufnahme finden. Über ein photomechanisches Verfahren werden die Lochdiagramme in Konturen-Diagramme übergeführt.
SummarySome Devices and Techniques for Rationalization of Statistical Measurements of Fabric Elements in Tectonic and Rock Mechanical Investigations A considerable rationalization of large-number statistical measurements of fabric elements, necessary as basis for research work in rock mechanics and tectonics, is obtained with the aid of some recently developed instruments and evaluation techniques. For compass measurements a field recording device is used, with which punch diagrams are made. A semiautomatic universal stage enables the automatic recording of microscopic fabric measurements, which are also recorded by punch diagrams. These diagrams are transformed into contour diagrams by a photomechanical procedure.
RésuméQuelques appareils et techniques pour rationaliser les travaux de statistique structurale aux recherches tectoniques et de mécanique des roches Une rationalisation considérable de mesurages statistiques sur grandes nombres d'éléments de texture nécessaire comme base pour des recherches de la mécanique de roches et de la tectonique, est obtenue à l'aide de quelques instruments et de procédés d'évaluation récemment développés. Pour les mesurages exécutés avec la boussole on se sert d'un enregistreur de terrain avec lequel des diagrammes de perforation sont faits. Une table tournante universelle semi-automatique permet l'enregistrement automatique de mesurages microscopiques de la structure qui sont enregistrés également par les diagrammes de perforation. A l'aide d'un procédé photomécanique ces diagrammes de perforation sont transformés en diagrammes de contour.

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15.
SummaryA continuum-Mechanical Approach to the Mechanics of Rock Masses A quasihomogeneous region of a discontinuous rock mass is approximated by a generalized Cosserat continuum. Blocks of the rock mass are represented by mass points, and to each point a number of vectors — the directors — is assigned. These directors determine the size and shape of the individual blocks. For this continuum are derived the basic equations of motion and the thermodynamic relations. The stress state is represented by a non-symmetric stress tensor.
ZusammenfassungEine kontinuumsmechanische Annäherung zur Mechanik der Felsmassen Ein quasi-homogener Bereich einer diskontinuierlichen Felsmasse wird durch ein verallgemeinertes Cosserat-Kontinuum approximiert. Einzelne Kluftkörper der Felsmasse werden dabei als Massenpunkte des Kontinuums betrachtet und jedem Punkt wird eine Zahl von Vektoren — Direktoren genannt — zugeschrieben. Die Direktoren kennzeichnen die Größe und Gestalt der einzelnen Kluftkörper. Für dieses Kontinuum werden die Bewegungsgrundgleichungen und die thermodynamischen Beziehungen abgeleitet. Der Spannungszustand wird durch einen nicht symmetrischen Spannungstensor charakterisiert.
RésuméUne approximation de la mécanique des massifs rocheux par la mécanique des milieux continus Une région quasi-homogène d'un massif rocheux discontinu est représentée par un milieu continu de Cosserat généralisé. Les blocs du massif rocheux sont représentés par des points; à chacun de ces points est attaché un certain nombre de vecteurs directeurs. Ces vecteurs déterminent les dimensions et la forme de chaque bloc. Les équations fondamentales du mouvement et les relations thermodynamiques sont obtenues pour ce milieu. Les efforts sont caractérisés par un tenseur contrainte non-symétrique.

Future papers by the author will give more details regarding the same problems in a form more accessible for the practising engineers.

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16.
Optimizing the control of rock failure in servo-controlled laboratory tests   总被引：5，自引：0，他引：5  
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.
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.
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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17.
Summary Determination of the Post-Failure Behavior of Brittle Rock Using a Servo-Controlled Testing Machine. The use of the servo-controlled testing machine to control fracture when a rock specimen is deformed beyond its peak strength is discussed. This region of deformation can not usually be examined because excess energy released by the loading system produces rapid disintegration of the specimen. In the test method described the energy release is controlled by a high frequency electronic servo-control system acting in combination with a hydraulic system of very short response time. The control causes the excess energy to be withdrawn before it can be released into the disintegrating specimen, by removing pressurized fluid from the hydraulic system.Theoretical considerations reveal that the condition for controlled fracture is determined by the ability of the hydraulic loading system to unload rapidly. This may be expressed in terms of a dynamic stiffness,K r , of the hydraulic system. For sufficiently small deformation rates and short servo-control response times the fracture process can be controlled, even though the unloading slope of the stress-strain curve of the rock specimen tends to become infinitely steep.The experimental technique is described in detail and some results obtained in studying the post-failure behavior of Tennessee Marble under uni-axial and bi-axial compression using the new system are presented.
Zusammenfassung Bestimmung des Verhaltens von sprödem Gestein nach dem Bruch mittels eines servogesteuerten Prüfgerätes. Es wird über ein neues Verfahren berichtet, den Bruch spröden Gesteins zu kontrollieren, nachdem seine maximale Bruchlast überschritten ist. Dieser Bereich ist im allgemeinen der Untersuchung nicht zugänglich, da bei der Verwendung herkömmlicher Belastungs-Maschinen vom Belastungs-System ein Überschuß an Energie frei wird, der für eine explosionsartige Zerstörung des Gesteins verantwortlich ist. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das Freiwerden der im System gespeicherten Energie durch ein hochfrequentes, elektronisch geregeltes Servo-System in Verbindung mit einer Hydraulik mit kurzer Verzögerungszeit kontrolliert. Es wird dabei der Gesteinsprobe zu jedem Zeitpunkt nur so viel Energie zugeführt wie zur Aufrechterhaltung für den stabilen Bruch notwendig ist.Die theoretische Betrachtung des Systems zeigt, daß die Bedingung für den stabilen Bruch entlang der Post-Failure-Charakteristik durch die Fähigkeit des Belastungs-Systems bestimmt wird, rasch zu entladen. Der Begriff einer dynamischen Steife wird definiert. Für genügend kleine Verformungsgeschwindigkeiten und kurze Verzögerungszeiten des Servo-Systems kann der Bruch auch dann kontrolliert werden, wenn die Neigung der Post-Failure-Kurve sich sehr großen Werten (– ) nähert.Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung werden beschrieben und es werden einige Post-Failure-Kurven für Tennessee Kalkstein unter einachsiger und zweiachsiger Druckbeanspruchung wiedergegeben, wobei das neue Verfahren verwendet wurde.
Résumé Détermination du comportement après la rupture des roches fragiles au moyen d'une machine d'essai asservie. On présente un nouveau système pour contrôler la rupture des roches fragiles lorsque leur limite de rupture est dépassée. En général, il n'est pas possible d'étudier le comportement des roches dans ce domaine. L'emploi d'une machine d'essai traditionnelle libère inévitablement lorsque la limite de rupture est dépassée, un excès d'énergie qui provoque une violente désintégration de la roche. L'appareil, décrit dans cet article, contrôle la libération de l'énergie accumulée dans le système à l'aide d'un servosystème électronique à haute fréquence règlant un mécanisme hydraulique à temps de réponse très court. De cette facon, il est possible de limiter l'énergie transmise à la roche à la quantité nécessaire pour développer une rupture stable.L'analyse théorique du système révèle que la possibilité d'obtention d'une rupture stable, la limite de rupture ayant été dépassée, est déterminée par la rapidité avec laquelle le système hydraulique peut se décharger. Le concept de rigidité dynamique est défini. Si les vitesses de déformation sont petites et si les temps de réponse du servosystème sont courts, il est possible de contrôler la rupture, même lorsque la pente du diagramme effort-déformation tend à devenir infiniment raide, la limite de rupture étant dépassée.Le dispositif expérimental et l'exécution d'un essai sont décrits. Quelques diagrammes complets (y compris la partie descendante) d'un marbre du Tennessee pour les cas de compression simple et de compression double utilisant ce nouveau système sont présentés.

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18.
Résumé L'étude thermométrique des inclusions montre que les phases fluides étaient riches en CO2, à température élevée et sous une pression relativement basse lors de la formation des minerais d'uranium du Limousin.
Thermometric study of fluid inclusions shows that the fluid phases were rich in CO2 at high temperature and rather low pressure during the deposition of uranium ores in Limousin.

Travail exposé au cours de l'assemblée générale de la S G A: le 29 mai à Razès et plus brièvement le 31 mai à Vichy lors de la discussion sur la métallogenèse de l'uranium dans les massifs varisques français.  相似文献   

19.
Summary Stress Distribution and Rock Fracture Zones in the Roof of Longwell Face in a Coal Mine. A two-dimensional finite element method of stress analysis was used to study the stress distribution and development of the fracturing process within the roof rock of a longwall face in a coal mine. Effective material properties were used instead of those measured in laboratory tests by employing underground displacement data and an inverse approximation technique. Initial stresses in the rock around the opening were found and three variations of the Mohr-Coulomb failure theory were used to calculate the corresponding safety factors. Four zones of progressive failure were established according to compressive-tensile stress proportions. The effective elastic moduli for these zones were calculated by means of a residual elasticity approach. Finally, the fractured rock stability criteria were introduced and the stability factors were calculated for the immediate roof area. Directions of fracture lines in the roof were found using the principal stress directions in the maximum shear stress zone.
Zusammenfassung Spannungsverteilung und Bruchzonen in Firste und Ulmen von Strebbauen. Eine zweidimensionale Spannungsanalyse mittels der Finite-Element-Methode wurde benützt, um die Spannungsverteilung und die Entwicklung von Bruchbildungsvorgängen im Firstgestein am Streb einer Kohlengrube zu studieren. Bei der Ermittlung von Untergrundverschiebungen und der Anwendung einer Inverse Approximation-Technik wurden anstelle von Laborversuchsmessungen effektive Materialeigenschaften verwendet. Die Ausgangsspannungen im Fels um die Öffnung herum wurde ausfindig gemacht und drei Ansätze der Mohr-Coulombschen Bruchtheorie wurden zur Errechnung der entsprechenden Sicherheitsfaktoren benützt. Entsprechend den Druck- und Zugfestigkeiten wurden vier Zonen von Progressiven Brüchen festgestellt. Die wirksamen Elastizitätsmoduli für diese Zonen wurden mittels eines Verfahrens zur Bestimmung der Restelastizität errechnet. Schließlich wurden Kriterien für die Festigkeit von gebrochenem Gestein eingeführt und die Standsicherheitsfaktoren für den unmittelbaren Firstbereich errechnet. Aufgrund der Hauptspannungsrichtungen in den Zonen größter Schubspannungen wurden die Richtungen der Bruchlinien ermittelt.
Résumé Distribution des contraintes et zones de fracture en roche autour de la cavité d'une longue taille. Une analyse des contraintes par la méthode des éléments finis a été faite pour étudier la distribution des contraintes et le développement du processus de fracturation du toit rocheux d'une longue taille dans une mine de charbon. Les propriétés effectives du matériau furent utilisées au lieu de celles qu'on mesure par des essais de laboratoire. Elles furent obtenues à partir des enregistrements des déplacements souterrains et par une technique d'approximation inverse. Les contraintes initiales autour des cavités ont été trouvées et trois variantes de la théorie de la rupture de Mohr-Coulomb furent utilisées pour calculer les coefficients de sécurité correspondants. Quatre zones de rupture progressives furent définies d'après le rapport résistance à la compression/résistance à la traction. Le module élastique effectif de ces zones fut calculé au moyen d'une approche par résidu élastique. Finalement le critère de stabilité des roches rompues fut introduit et les facteurs de stabilité furent calculés pour la zone immédiate du toit. Les directions des lignes de fracture du toit furent prévues à partir des directions des contraintes principales dans la zone de cisaillement maximal.

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20.
ZusammenfassungDie Spannungsverteilung in der Probe mit vorgegebener Gleitfläche beim direkten Scherversuch Die Ermittlung der Reibung an den Kluftflächen gehört heute zum Standardprogramm felsmechanischer Untersuchungen. Der Reibungswinkel wird hierbei aus den Spannungen, welche sich aus den äußeren Lasten und der nominalen Trennflächengröße errechnen, ermittelt. Inwieweit die Annahme solcher Spannungswerte berechtigt ist, wird anhand von photoelastischen Versuchen und Berechnungen mit Finiten Elementen für den zweidimensionalen Fall überprüft. Der Einfluß der Prüfkörperform und der Eintragung der äußeren Lasten wird hierbei besonders berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, daß flache Prüfkörperformen eine homogene Spannungsverteilung in der vorgegebenen Trennfläche begünstigen und den Verhältnissen in situ am besten entsprechen.
SummaryStress Distribution in a Sample With a Given Shear Surface in Direct Shear Test Determination of friction on joint surface has become a part of every standard rock mechanics investigation program. The friction angle is determined from stresses which are calculated from external loads and the nominal contact area. The validity of this method of calculating stresses is investigated with the help of photoelastic tests and finite element calculations for the two-dimensional case. The influence of the shape of the sample and of the transmission of the external loads to the sample is particularly investigated. The test results show that flat sample shapes produce a more homogeneous stress distribution on the joint surface and best represent the in-situ conditions.
RésuméLa distribution des contraintes dans un échantillon de l'essai au cisaillement direct avec une diaclase de cisaillement donnée Aujourd'hui la détermination du frottement des surfaces de fissuration fait parti du programme standard des études de mécaniques des roches.Dans l'essai au cisaillement direct l'angle de frottement est calculé à partir des charges extérieures et des contraintes qui déterminent la grandeur normale de la surface de séparation. Jusqu'à quel point l'hypothèse pour ces valeurs des contraintes est justifiée, sera vérifié à l'aide d'essais photoélastiques, de calcul avec les éléments finis à deux dimensions. L'influence de la forme de l'échantillon, de l'application des charges extérieures est considerée ici en particulier. Les résultats montrent que les formes plates des échantillons favorisent une distribution homogène des contraintes dans la surface de séparation prévue et correspondent au mieux aux conditions in situ.

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