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     

Zum mittleren Kluftabstand aus der Anzahl von Kluftanschnittlinien

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.

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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.

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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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Mit 12 Abbildungen     

Integralgeometrische Bestimmung geotechnisch wichtiger Klufteigenschaften

ZusammenfassungIntegralgeometrische Bestimmung geotechnisch wichtiger Klufteigenschaften Einfache Formeln werden dargelegt, nach denen geotechnisch wichtige Klufteigenschaften berechnet werden können, z. B. die Länge des Kluftanschnittlinears, die Kluftfläche, die Kluftöffnung, das Kluftvolumen und die Kantenlänge der Kluftkörper. Dazu werden deren integralgeometrische Herleitungen angegeben, um mit publizierten Ausdrücken für derartige Klufteigenschaften vergleichen zu können.Meßverfahren werden erläutert, die zum Erfassen der Merkmale dienen, aus denen die Klufteigenschaften berechnet werden können: leicht bestimmbare Punktanzahlen und Längen entlang von Meßgeraden sowie Punktanzahlen auf Meßflächen.An einem Verwitterungsprofil eines oberdevonischen Siltsteines wird getestet, wie aussagekräftig die integralgeometrisch abgeleiteten Formeln sind.

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SummaryOn the Determination of Some Important Geotechnical Joint Properties by Means of Integral Geometry Simple equations are presented which are useful to evaluate properties of joints important in rock mechanics, e. g. the length of linear of intersected joints, the joint area, the joint opening, the joint volume, and the edge length of rock blocks defined by joints. Also, the integral-geometrical derivation of the equations is presented to compare these with previously published expressions for such joint properties.Methods of measurement are illustrated to record the features from which the joint properties are evaluated: simply determinable numbers of points and lengths along measuring lines and numbers of points on measuring areas.The potential usefulness of the integral-geometrically derived equations is tested on a weathering profile of a Upper Devonian siltstone.

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RésuméDétermination par la géométrie intégrale des caractéristiques géotechniques des failles On propose des formules simples à partir desquelles on peut calculer les caractéristiques des failles intéressantes au point de vue géotechnique, par exemple la longueur des lignes de failles coupées, le plan de faille, l'ouverture de la faille, le volume des failles et la longueur des bords des polyèdres délimités par les plans de failles. En plus, les formules sont déduites à l'aide de la géométrie intégrale pour qu'on puisse les comparer à des formules décrivant les caractéristiques des failles qu'on a déjà publiées.On explique des méthodes de mesure qui servent à enregistrer les signes particuliers au moyen desquels on peut calculer les caractéristiques des failles: des nombres de points et des longueurs mesurés le long des lignes de mesure ainsi que des nombres de points sur des plans de mesure.Pour montrer l'utilité des formules déduites à l'aide de la géométrie intégrale on donne un exemple: un profil de désagrégation dans le schiste argileux du Dévonien supérieur.

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Mit 10 Abbildungen     

Production of gaseous pore pressure during rock slides

SummaryProduction of Gaseous Pore Pressure During Rock Slides When a rock mass slips, the local heating of the slip surface transforms pore water into vapour if the surface of failure is deep enough. It is possible to calculate, as a first approximation, a critical displacement of the mass necessary to create vapour in the slide zone. A second approximation gives the relation between critical displacement and rate of shear displacement as the slide mass creeps towards catastrophe.

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ZusammenfassungBildung eines gasförmigen Porendrucks während Gleitungen im Fels Bei Einstürzen einer Gesteinsmasse kann das Porenwasser durch die lokale Wärmeabfuhr an der Rutschfläche in Dampf umgewandelt werden, falls die Bruchfläche tief genug ist.In einer ersten Annäherung kann die kritische Verschiebung der Masse errechnet werden. In einer zweiten Annäherung kann eine Beziehung zwischen der kritischen Verschiebung und der Verschiebungsgeschwindigkeit hergestellt werden.

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RésuméFormation d'une pression interstitielle de gas lors d'un glissement d'une masse rocheuse Quand un massif rocheux s'écroule, la dissipation de chaleur localisée dans la surface de glissement peut transformer l'eau interstitielle en vapeur si la surface de rupture est suffisamment profonde. Dans une première approximation on peut calculer un déplacement critique du massif. Dans une deuxième approximation on peut obtenir une relation entre le déplacement critique et la vitesse de déplacement.

     

A computer model for stress-volume relationships of porous rocks with various saturations

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.

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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.

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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.

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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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With 7 Figures     

New data about the kilo-moto gold deposits (Zaïre)

Petrological studies based on core drillings have shown that two main factors have contributed to the gold mineralization in the district of Mongbwalu: 1) Plutonic activity of a granitic or a dioritic magma, resulting in a first concentration of the metal originally dispersed in some of the intruded Kibalian rocks. 2) Development of shear zones with important quartz mobilizations resulting in a second concentration of the metal in their zone of influence.

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Résumé Des études pétrologiques basées sur des sondages carottés ont montré que deux facteurs ont joué en ordre principal dans la genèse de la minéralisation aurifère du district de Mongbwalu: 1) L'activité plutonique d'un magma granitique ou dioritique provoquant une première concentration de l'or qui se trouvait originellement à l'état dispersé dans certaines roches kibaliennes intrudées par ce magma. 2) Le développement d'un système de failles cisaillantes accompagné d'importantes mobilisations de quartz, qui ont assuré une concentration locale de l'or dans leurs zones d'influence.

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Publication authorized by the General Manager, Office des Mines d'Or de Kilo-Moto.     

Statistische Untersuchung der Hangformen im Opalinuston der Fränkischen Alb

ZusammenfassungStatistische Untersuchung der Hangformen im Opalinuston der Fränkischen Alb Die einfache, konkave Hangform der Tonhänge ist oft leicht deformiert. Es wird eine statistische Untersuchung dieser Deformationen mit dem Ziel durchgeführt, Hinweise auf die Ursachen der Deformation zu erhalten. Die Ergebnisse der Untersuchung legen folgende Vorstellung nahe: der Ton wird am Hang durch das Gewicht des auf ihm lastenden Gesteinskörpers ausgequetscht; der Vorgang ist etwas von einem orts- und richtungsabhängigen Faktor — wahrscheinlich der Schichtlagerung — beeinflußt; er wird durch Verwerfungen auffallend gestört und kann gelegentlich durch landwirtschaftliche Nutzung des Hanges unkenntlich werden.

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SummaryStatistical Investigation of Slope Forms in the Al(1) Clay of the Fränkische Alb The simple concave shape of slopes in clay is often slightly deformed. The deformations are statistically examined with the aim of finding indications for the cause of the deformation. The results of the investigation suggest the following concept: the clay is squeezed out of the slope by the weight of the body of rock above it; the process is slightly influenced by a factor which depends on direction and geographical situation — probably the bedding dip. Faults disturb the process significantly, and it may occasionally be concealed in places of agricultural acreage.

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RésuméRecherche statistique des formes des versants dans l'argile al(1) de la Fränkische Alb La simple forme concave des versants d'argile est souvent légèrement déformée. Les recherches statistiques de l'auteur sur ces déformations sont faites avec le but de trouver des indications concernant les causes des déformations. Les résultats de la recherche suggèrent le concept suivant: l'argile est pressée hors du versant par le poids du corps de roche qui pèse sur l'argile. Le processus est un peu influencé par un facteur dépendant de la direction et de la situation géographique — probablement la position des couches; le processus est perturbé d'une manière remarquable par des failles et par fois il peut-être rendu méconnaissable par l'agriculture.

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Mit 1 Abbildung     

On the dynamics of scree slopes

SummaryOn the Dynamics of Scree Slopes It is shown that the following dynamical phenomena occur on a scree slope: Collapse because of lack of stability, rapid slides of debris material, slow sliding of large blocks, jumping and rolling of large stones, and particle-separation due to a sieving effect. The mechanisms of these phenomena are investigated in detail; it is shown that the stability and the slow sliding of blocks can be explained by soil mechanics methods, the debris slides by the law of dry friction, the rolling of stones by the laws or rolling of spheres, and the sieving effect by a theory analogous to that encountered in the filtration of suspensions through porous media.

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ZusammenfassungZur Dynamik der Schutthalden Es wird gezeigt, daß folgende dynamische Vorgänge auf einer Schutthalde stattfinden: Zusammenbruch mangels Stabilität, schnelles Rutschen von Schuttmaterial, langsames Gleiten von großen Blöcken, Hüpfen und Rollen von großen Steinen und Teilchenseparation durch einen Siebeffekt. Die Mechanismen dieser Phänomene werden im Detail untersucht; es wird gezeigt, daß die Instabilität und das langsame Gleiten von großen Blöcken durch bodenmechanische Theorien erklärt werden können; das schnelle Rutschen von Schutt durch die Gesetze der trockenen Reibung; das Rollen von Steinen durch die Rollgesetze von Kugeln und der Siebeffekt durch eine Theorie, die derjenigen der Filtration von Suspensionen durch poröse Stoffe analog ist.

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RésuméPhenomènes dynamiques d'un talus d'éboulis Les phénomènes dynamiques d'un talus d'éboulis décrits ci-après sont des glissements rapides de masses tombées d'une paroi, des glissements lents de gros blocs, de blocs qui roulent ou sautent et de la séparation des particules par effet de tamisage. Il est montré que la stabilité et le glissement lent peuvent être expliqués par les méthodes de la mécanique des sols, le glissement d'éboulis par la loi du frottement sec, le roulement de blocs par les lois de sphères roulantes et l'effet de tamisage par une théorie analogue à celle qui explique la filtration de la matière en suspension par un milieu poreux.

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Report from 22nd Geomechanic-Colloquium, October 1973, Salzburg.

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With 12 Figures     

Limits of stress measurements in the Earth's crust

Summary Limits of Stress Measurements in the Earth's Crust. Accurate measurements of stress in the Earth's crust cannot be performed at deep levels with currently available recording procedures. The maximum stress recordable is about 100MPa, and the maximum depth 1000–1200 m.

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Zusammenfassung Grenzen der Bestimmbarkeit der Spannungen in der Erdkruste. In großen Tiefen kann mit derzeit verfügbaren Untersuchungsmethoden die tatsächliche Spannung in der Erdkruste nicht bestimmt werden. Die größte meßbare Spannung beträgt ungefähr 100 MPa, die größte Tiefe 1000–1200 m.

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Résumé Limites de la possibilité de la détermination des contraintes dans l'écorce terrestre. Il est impossible de faire des déterminations exactes des contraintes dans l'écorce terrestre en utilisant les méthodes courantes. La contrainte la plus grande qui peut être mesurée est à peu près 100 MPa et la profondeur maximale 1000–1200 m.

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A lecture delivered at the Joint General Assemblies of the IASPEI and IAVCEI in Durham, August 1977.

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With 4 Figures     

The Vaiont Slope Failure

SummaryThe Vaiont Slope Failure The paper discusses the Vaiont Slope Failure as an example of sequential failure involving a third order failure mechanism. Laboratory evidence obtained with sand models is presented in support of the argument and from this arises the concept of dilatant zones which allow formerly tightly packed rock zones to dilate and permit block rotation and shearing to contribute to a considerable reduction in strength. Field measurements of movement vectors originally made by Müller also provide evidence in support of the mechanism. Using the author's clastic analysis, together with possible pore pressure changes on the initiating failure surface, it is shown that on backanalysis values of tan required according to Müller in the range 0.7 to 0.8, can be obtained. An important phenomenon observed in the Vaiont slide was the rate at which the material moved into the valley. It is suggested that the energy liberated by the strain-softening characteristics of the material involved played a major role, but it is also considered that, once initiated, pore water pressure increase on the failure surface analogous to the phenomenon of aquaplaning in vehicle skidding on wet pavements may also have contributed to the rate of movement.

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ZusammenfassungDie Rutschung von Vajont In diesem Beitrag wird die Rutschung von Vajont als ein Beispiel eines sequentiellen Böschungsbruches, dessen Mechanismus durch drei Gleitflächen gekennzeichnet ist, aufgefaßt. Laboruntersuchungen an Sandmodellen werden angeführt, um diese Auffassung zu unterstützen; aus ihnen ergibt sich die besondere Bedeutung dilatanter Zonen, in denen ursprünglich wenig aufgelockerter Fels mittels Rotations- und Schervorgängen aufgelockert wird, was zu einer beträchtlichen Verringerung der Festigkeit beiträgt. Müllers Beobachtungen der Bewegungsvektoren lassen sich mit dem vorgeschlagenen Mechanismus in Einklang bringen. Unter Verwendung der vom Verfasser entwickelten Partikel-Analysis sowie bei Berücksichtigung möglicher Änderungen des Porenwasserdruckes in den sich entwickelnden Gleitflächen kann aufgezeigt werden, daß der erforderliche Beiwert der effektiven Reibung in der von Müller geforderten Größenordnung von 0,7 bis 0,8 liegt. Ein wichtiger Aspekt der Vajont-Rutschung war die Geschwindigkeit, mit der die Rutschmasse sich bewegte. Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Energie, die durch das Sprödbruchverhalten des Felsen beim Gleitvorgang freigesetzt wurde, eine größere Rolle zukommt; als ein weiterer Faktor, der zu der hohen Geschwindigkeit der Rutschung beigetragen haben könnte, wird die Erhöhung des Porenwasserdruckes auf den Gleitflächen, die in Analogie zu dem Aquaplaning-Phänomen (Gleiten von Fahrzeugen auf nassen Fahrbahnen) stattgefunden haben könnte, betrachtet.

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Résumé as La cassure de la pente du Vaiont Cet article examine la cassure de la pente du Vaiont comme exemple de cassure consécutive qui met en jeu un mécanisme de cassure du troisième ordre. Les résultats des expériences de laboratoire faites sur des maquettes de sable sont présentées à l'appui de la thèse et de ceux-ci naît le concept de zones de dilatation qui permettent aux zones de roches, auparavant étroitement serrées de se dilater et à la rotation des blocs et à la rupture de contribuer à une réduction considérable de la solidité. Des mesures des vecteurs du déplacement prises sur le terrain d'abord, par Müller, offrent aussi des résultats à l'appui du mécanisme. En utilisant l'analyse clastique ainsi que des changements possibles de pression au niveau des pores sur la surface initiatrice de la cassure, l'auteur obtient des valeurs de la tangente correspondant à celles de Müller de 0,7 à 0,8. Un phénomène important observé dans le glissement du Vaiont a été la vitesse à laquelle le matériau s'est déplacé jusqu'à la vallée. Il semble que l'énergie libérée par les caractéristiques résistance-fatigue du matériau en question ait joué un rôle majeur, mais il semble également possible qu'une fois amorcée, l'augmentation de la pression d'eau des pores sur la surface de la cassure, analogue au phénomène d'aquaplaning das le cas d'un véhicule qui dérape sur des pavés mouillés, puisse aussi avoir contribuée à la vitesse du déplacement.

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With 19 Figures     

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.

     

An experiment proving that dilatancy is a pervasive volumetric property of brittle rock loaded to failure

Summary An Experiment Proving that Dilatancy is a Pervasive Volumetric Property of Brittle Rock Loaded to Failure. Dilatancy, that is, volumetric expansion relative to the compression resulting from elastic deformation is often observed in the compression of rock specimens to failure. This phenomenon is of considerable importance to the understanding of the processes of rock failure and in their application to geological and engineering problems. Most of the observations to date have been made on small cylindrical specimens of rock, with a high surface area to volume ratio; frequently by means of resistance strain gauges cemented to the surface of the specimen. The possibility of the measured dilatancy being a superficial phenomenon due to anomalous surface deformations cannot be excluded. Measurements of dilatant deformation on the inside and outside of hollow cylindrical specimens during compression under homogeneous stresses provide a means of resolving this uncertainty. Superficial dilatancy would result in a relative diminution of the cross-section of the hole as that of the outside of the specimen increases with deformation; whereas pervasive volumetric dilatancy would result in similar relative increases in the cross-section of both the hole and the specimen. Experiments on hollow cyclindrical specimens of quartzite show that dilatancy is a pervasive volumetric phenomenon.

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Zusammenfassung Experimenteller Nachweis zur Dilatanz als volumenbezogene Eigenschaft spröder, bis zum Bruch belasteter Körper. Dilatanz, d. h. relative Volumenvergrößerung im Vergleich zur elastischen Zusammendrückung, ist ein Phänomen, welches häufig bei der Druckbeanspruchung von Gesteinen beobachtet werden kann. Diese Erscheinung ist für das Verständnis der Bruchvorgänge von Gesteinen und deren Anwendung auf geologische und technische Probleme von beträchtlicher Bedeutung. Ein Großteil der bisherigen Untersuchungen zu dieser Frage wurde an kleinen zylindrischen Probekörpern mit großem Verhältnis von Oberfläche : Volumen durchgeführt. Bei diesen Versuchen wurden meist Dehnmeßstreifen an die Oberfläche der Probekörper geklebt. Demnach kann die Möglichkeit nicht ausgeschlossen werden, daß die beobachtete Dilatation infolge abnormaler Oberflächenverformungen ein Oberflächenphänomen ist. Messungen der Dilatation an der Innen- und Außenseite eines hohlen zylindrischen Probekörpers während der Druckbeanspruchung in einem homogenen Spannungsfeld bilden eine Möglichkeit, diese Ungewißheit zu beseitigen. Im Falle einer oberflächengebundenen Dilatation würde es zu einer relativen Verkleinerung des inneren Querschnittes des hohlen Probekörpers kommen, während die Dilatation der Außenseite mit der Verformung anwachsen würde. Demgegenüber würde es im Falle der Dilatation als einer volumetrischen Eigenschaft zu einer ähnlichen relativen Vergrößerung des inneren Querschnittes des hohlen Probekörpers und des Probekörpers selbst kommen. Die Experimente an hohlen zylindrischen Probekörpern aus Quarzit zeigen, daß die Dilatanz ein volumetrisches Phänomen ist.

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Résumé Expérience prouvant que la dilatance est répartie dans tout le volume des roches fragiles chargées jusqu'à la rupture. La dilatance, c'est-à-dire l'augmentation de volume par rapport à la déformation élastique en compression, se manifeste souvent quand on comprime des échantillons de roche jusqu'à la rupture. Ce phénomène a une importance considérable pour la compréhension des processus de rupture des roches, et pour les applications aux problèmes géologiques et géotechniques. La plupart des essais ont été faits à ce jour sur de petits échantillons cylindriques, dont la surface est grande par rapport au volume, le plus souvent au moyen de jauges à résistance collées sur la surface de l'échantillon. Il reste la possibilité que la dilatance mesurée ne soit qu'un phénomène superficiel, dû à des déformations anormales de la surface.Pour lever cette incertitude, on peut mesurer la dilatance à la fois sur la surface externe et sur la surface interne de cylindres creux soumis à des contraintes homogènes: une dilatance superficielle produirait une diminution de la section du trou et une augmentation de la section totale, tandis qu'une dilatance répartie dans tout le volume produirait des augmentations de section similaires. Les essais sur cylindres creux de quartzite montrent que la dilatance est un phénomène réparti dans tout le volume.

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With 4 Figures     

Ein magnetisches Profil durch Vorpommern

Zusammenfassung Ein auf Grund von Messungen von Prof.Schlomka und Dr.Schmücking konstruiertes Profil der magnetischen Vertikalintensität durch Vorpommern (Stahlbrode—Treptow a. d. Toll.) wird mit dem geologischen Profil verglichen. wobei eine gute überein-stimmung erzielt wird. Es bestätigt sich das vonSchuh und K.Richter schon entworfene Bild herzynischer Achsen, die von NO-streichenden Querstörungen (Peenetal) durchsetzt werden. Ein Vergleich mit dem westlich anschlie\enden Bereich derSchuh-schen Isanomalenkarte von Mecklenburg ergibt indessen eigenartige Abweichungen, deren mögliche Ursachen besprochen werden. Von drei Möglichkeiten entscheidet sich der Verfasser für die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins stärker magnetisierbarer plattenförmiger Intrusivkörper im Unterbau, welche einseitig einfallen und daher an den Querstörungen horizontal versetzt erscheinen. Jedenfalls ergibt das die beste Deutung der Störungen zweiter Ordnung, während die Störungen dritter Ordnung auch andere Ursachen haben könnten.     

On the origin of sheet jointing

SummaryOn the Origin of Sheet Jointing Although the deep-seated fractures which run approximately parallel to the land surface and are known as sheeting joints are widely attributed to erosional offloading alone, there is much evidence and argument which casts doubt on this hypothesis. There is no sound mechanical reason why fractures should normally develop as a result of decompression. Sheet jointing is well developed in strata which have never been deeply buried. The domed inselbergs on which sheet jointing is commonly displayed appear to survive by virtue of their joints being compressed, which is inconsistent with the sheet jointing developing through radial expansion or tensional stress. A few inselbergs are underlain by rocks affected by sheeting joints which are not parallel to the hill profile but on the contrary dip into the slopes of the residuals. These and other types of evidence and lines of argument point to sheeting joints having developed under compressive stress.The joints determine the shape of the land surface and not vice versa.

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ZusammenfassungÜber den Ursprung von Plattenklüften Obwohl die tiefliegenden, ungefähr zur Geländeoberfläche parallel verlaufenden, als Plattenklüfte bezeichneten Brüche verschiedentlich der Sonneneinstrahlung u. ä., weitgehend aber der Entlastung durch Erosion allein zugeschrieben werden, liegt eine Reihe von Argumenten vor, die Zweifel an dieser Hypothese aufkommen lassen. Es gibt für die Annahme einer Druckentlastung als Ursache für diese Entscheidung keinen mechanisch verständlichen Grund. Plattenklüfte sind deutlich in Gesteinen ausgebildet, die nie eine größere Überlagerung hatten. Domartige Inselberge oder Bornhardts, bei denen Plattenklüftung weit verbreitet und gut entwickelt ist, scheinen ihre Formresistenz dadurch zu sichern, daß ihre Klüftung unter Kompression stand. Dies widerspricht einer Erklärung als Effekt einer radialen Ausdehnung oder einer Dehnungsspannung. Einige Inselberge sind von Gesteinen unterlagert, die eine Plattenklüftung aufweisen, welche nicht parallel zum Bergprofil verläuft, sondern gegen die Hänge des Inselberges einfällt.Vieles deutet darauf hin, daß die Plattenklüftung nicht als Folge einer Druckentlastung, sondern als Folge einer Druckbelastung zu deuten ist.Plattenklüfte und druckbedingte Verwerfungen treten häufig zusammen auf. Messungen geben Zeugnis von hoher Druckbelastung in Bergwerken und Steinbrüchen. Druckbelastung scheint ein physikalischer Parameter für die Ausbildung von Plattenklüftung zu sein. Auch viele morphologische Merkmale, die mit Plattenklüftung verbunden sind, weisen auf Kompression hin. Eine solche macht insbesondere die Formresistenz der Inselberge verständlich.

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RésuméSur l'origine des joints en nappe L'origine des fractures profondes, dites joints en nappe, qui sont à peu près parallèles à la surface de la terre, a été attribuée à plusieurs causes, dont l'insolation, l'altération chimique, l'injection plutonique, l'expansion métasomatique et le soulèvement vertical. Ces idées peuvent fournir des explications partielles, ou bien elles peuvent éclaircir des cas particuliers, mais en tant qu'explications générales elles ne sont pas acceptables.La présence des joints en nappe est attribuée le plus souvent à l'allègement par l'érosion uniquement, au point que certains géologues les désignent sous le nom de joints d'allègement. Toutefois de nombreux témoignages et discussions mettent cette hypothèse en doute. Aucune raison mécanique valable ne mène normalement au développement des fractures par suite de la décompression. Les joints en nappe se montrent aussi bien dans des couches qui n'ont jamais été profondément enfouies. Les inselbergs à dôme ou bornhardts, sur lesquels les joints en nappe se manifestent amplement, paraissent subsister en raison de la compression de leurs joints; il s'ensuit que le développement de ces joints en nappe ne peut pas être attribuable à l'expansion radiale ou au travail à la tension. Quelques-uns des inselbergs ont pour base des roches qui ont été soumises à l'influence des joints en nappe qui ne sont pas parallèles au profil de la colline mais qui, au contraire, s'inclinent jusque dans les pentes des résiduels.D'autre part, divers témoignages et discussions font croire que les joints en nappe ont pu évoluer par la suite du travail à la compression. Certaines failles sont causées par la compression, et d'ordinaire les failles et les joints en nappe se produisent dans des conditions uniformes; il existe des observations de mesures de compression très considérable dans beaucoup de mines et carrières; le travail à la compression paraît matériellement capable de produire ces joints; de nombreuses caractéristiques morphologiques associées aux joints en nappe se rapportent à la compression. Ce qui s'explique surtout, c'est la conservation des inselbergs à dôme.Cette hypothèse propose donc que les joints en nappe déterminent les configurations de la surface terrestre, et non vice versa.

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With 13 Figures     

Prestressing of the lining of a hydrotechnic tunnel in a watertight rock mass by grouting

SummaryPrestressing of the Lining of a Hydrotechnic Tunnel in a Watertight Rock Mass by Grouting The possibility and effect of prestressing of a tunnel lining by grouting of the rock mass, consisting of quartz sandstones and schists, were investigated on a full scale model in the test chamber of 5.0 m diameter and 33.0 m length.Grouting was carried out in two phases and with two different kinds of grouting mixtures. In the first phase the mixtures of coarse sand material of discontinuous grain sizes were grouted under low pressure and remained porous after grouting. In the second phase a cement mixture with added plasticizers was applied and grouted using grouting pressure up to 30.0 atm. The porous fill between the lining and the rock obtained by the first phase of grouting allowed a large radius of mixture activity in the second phase, with consequently greater effects.A group grouting system with a possibility of simultaneous grouting in 32 boreholes, was applied.Prestressing of the lining was achieved by grouting. The stresses decreased in the beginning, but later (after about 2 months) obtained their permanent values.Stresses and deformations in the lining were also measured during the hydrostatic loading of the lining with maximum pressures up to 13.0 atm.The tensile stresses found to be developed in the lining at total loadings were very low. This was a result of prestressing.

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ZusammenfassungVorspannung einer Druckstollenauskleidung in wasserdichtem Gebirge durch Verpressen Die Möglichkeit und der Effekt einer Vorspannung der Tunnelauskleidung durch unmittelbare Verpressung eines Gebirges von Quarzsandstein und tonig-serizitischen Schiefern wurden im Maßstab 1 : 1 in einer Probekammer von 5,0 m Durchmesser und 33,0 m Länge überprüft.Die Verpressung erfolgte in zwei Phasen und mit zwei verschiedenen Injektionsmischungen. In der ersten Phase wurden unter niedrigem Druck Mischungen mit grobkörnigen Sanden ungleichmäßiger Kornverteilung injiziert, welche nach dem Verpressen porös blieben; in der zweiten Phase wurde eine Zementmischung mit plastifizierenden Zusätzen verwendet, welche unter Drücken bis zu 30 atm eingepreßt wurde. Die poröse Verfüllung zwischen der Auskleidung und dem Fels, welche durch die erste Injektionsphase erhalten wurde, ermöglichte einen großen Wirkungsradius in der zweiten Phase, wodurch ein größerer Effekt erzielt wurde.Es wurde das System der Gruppeninjektion mit der Möglichkeit der gleichzeitigen Verpressung in 32 Bohrungen verwendet.Durch die Injektionen wurde eine Vorspannung der Auskleidung erreicht, welche zwar anfangs absank, später jedoch (nach zwei Monaten) dauernde Werte behielt.Die Messung der Spannungen und Verformungen in der Auskleidung erfolgte bei einer hydrostatischen Belastung mit maximalen Drücken bis 13 atm.Die Zugspannungen in der Auskleidung waren selbst bei Höchstlast sehr gering; dies war sicherlich auf die Wirkung der Vorspannung zurückzuführen.

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RésuméPrécontrainte par injection du revêtement d'un tunnel hydroélectrique dans un massif rocheux imperméable On a étudié la possibilité et l'effet de la précontrainte par injection directe du revêtement d'un tunnel dans un massif de grès de quartz et schistes, sur un modèle en vraie grandeur dans une chambre d'essai de 5 m de diamètre et 33 m de longueur.L'injection a été effectuée en deux phases, avec deux sortes de coulis différents. Dans la première phase on injecte sous faible pression un sable grossier à granulométrie discontinue qui reste poreux après l'injection, et dans la deuxième phase on injecte un coulis de ciment additionné de plastifiant avec une pression atteignant 30 bars. Le remplissage poreux obtenu par la première phase entre le revêtement et le rocher assure un grand rayon d'action à la deuxième phase et donc une meilleure efficacité.On a employé un système d'injection par groupes de forages, pouvant aller jusqu'à 32 forages simultanés.Les contraintes développées dans le revêtement par cette opération diminuent d'abord et se stabilisent après deux mois environ.La mesure des contraintes et des déformations dans le revêtement a été faite pendant l'essai d'une charge hydrostatique de la chambre jusqu'à 13 bars. On a constaté de très faibles tractions dans le revêtement pour les charges résultantes, ce qui est certainement dû à la précontrainte du revêtement par injection et aussi à ce que le massif rocheux a supporté la pression hydrostatique.

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With 9 Figures     

Baugeologische Erkenntnisse im Erdbebengebiet von Korinth/Griechenland

ZusammenfassungBaugeologische Erkenntnisse im Erdbebengebiet von Korinth/Griechenland 77 n. Chr. wurde die alte Handelsstadt Korinth durch ein Erdbeben bis auf wenige Reste zerstört. Diese Reste aber blieben bis heute erhalten. Der Autor führt nun aus, daß das keine Laune des Zufalls ist, sondern daß im Erdbebengebiet von Korinth Häuser erdbebensicher gebaut werden können, wenn ihre Fundamente auf den gesunden Mergel anstatt auf die darüberliegenden harten Sandsteinbänke gesetzt werden.

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SummaryGeomechanical Experiences in the Seismic Region of Corinth/Greece In the year 77 A. D. Korinth was destroyed by an earthquake nearly complete, but a few ruins of buildings are existing until today. In the opinion of the author, this is not caprice of fortune; he means that it is possible to build safe structures in this earthquake area if the foundations are layed on sand marl and not on the superposed hard sandstone.

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RésuméExpériences géomécaniques dans la région sismique de Corinthe/Grèce L'ancien ville de commerce Corinthe a été presque entièrement détruite en année 77 avant J. Chr. Malgré cela quelques ruines existent encore aujourd'hui. L'auteur explique que ce fait n'est pas du au hasard. A son avis, il est parfaitement possible de construire dans la région sismique de Corinthe des bâtiments résistants aux tremblements de terre à condition que leur fondations se trouvent placées au niveau de la marne saine situé en-dessous des bancs de grès durs.

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Mit 3 Abbildungen     

Etude de la fissuration des éprouvettes sous contraintes en laboratoire et des massifs rocheux en carrières par une méthode d'émission acoustique

RésuméEtude de la fissuration des eprouvettes sous contraintes en laboratoire et des massifs rocheux en carrières par une methode d'emission acoustique Différentes étapes successives de l'évolution de la roche ont été établies lors d'essais en laboratoire par la technique d'émission acoustique. La dernière phase s'avère d'un grand interêt et peut être comparée aux phénomènes prémonitoires des éboulements qui précèdent la rupture dans les carrières.Un processus d'investigation du comportement du massif rocheux dans les carrières a été défini par la technique de sismique réfraction. D'après l'enregistrement des microbruits, on observe deux phases: une période active suivie d'une période d'amortissement qui traduit une restabilisation du massif, excepté lorsqu'un éboulement se produit quelques minutes après un tir.Les résultats trouvent une application pratique en mécanique des roches dans la conception d'un dispositif de surveillance des sites géologiques dont le principe est basé sur la technique d'emission acoustique.

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SummaryMechanism of Brittle Fracture of Rock During Uniaxial Compression in Laboratory in a Quarry by an Acoustic Emission Technic Different following stages of brittle fractures of rock were established during experiments in laboratory by using audible noises. The latter stage is very interesting and an analogy was established with premonitory crackles preceding the rupture of rock in quarries.A method for the investigation of the evolution of rocks in quarries was established by technical seismic refraction.Two stages are observed: A sensitive crackle, then die oscillations damp down which displays a stabilisation of rock, except when a falling takes place a few minutes after a crash.This theory is applied in rocks mechanism by means of a detection crackles device of which fundamental mechanics are determined by technical acoustic emission.

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ZusammenfassungErfassung des Sprödbruchverhaltens von Fels während einachsiger Druckversuche im Labor und im Steinbruch mittels einer akustischen Methode Durch die Interpretation von Geräuschen wurden bei Laborversuchen verschiedene, aufeinanderfolgende Stadien im Bruchverhalten von Fels festgestellt. Der Endzustand ist interessant; es wurde eine Analogie zu den warnenden Geräuschen, die einem Felsbruch in Steinbrüchen vorangehen, gefunden. Darauf wurde eine Methode aufgebaut, die auf Schallbrechung beruht und zur Überwachung der Entwicklung im Fels dient.Es können zwei Stadien beobachtet werden: ein intensives Knistern, dann eine Dämpfung, die eine Stabilisierung des Felsens ausdrückt, ausgenommen der Fall, daß wenige Minuten nach einem Krach ein Bergsturz eintritt.Diese Theorie wird in der Felsmechanik mittels einer speziellen Apparatur angewendet, die es erlaubt, fundamentale Verhaltensgrundsätze unter Anwendung von akustischer Emission festzustellen.

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Avec 12 figures     

Etude structurale du gisement de wolframite d'Enguialès (Massif Central français)

Résumé Le gisement d'Enguialès est situé dans des schistes métamorphiques à proximité du granite de la Margeride et se présente sous la forme de deux systèmes de filons se recoupant l'un l'autre. Le champ filonien et la région avoisinante ont été l'objet d'une étude structurale qui a montré que les filons minéralisés correspondent à des éléments structuraux bien définis. Les filons du premier système sont parallèles à la schistosité S ₁ (filons subconcordants) tandis que les filons du deuxième système sont logés dans les diaclases ac.

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The Enguialès wolframite deposit (French Massif Central) is located in a metamorphic environment near the Margeride granitic pluton. The deposit is built up of two sets of parallel wolframite-bearing quartz veins crosscutting each other. A structural analysis of the vein system and its environment revealed that the two principal directions of the veins correspond to well-defined structures. The first set of veins is parallel to the schistosity S ₁. The second set of veins is an ac-joint filling.

     

The effect of protective pillars on the deformation of mine shafts

Summary Mine shafts have traditionally been protected by leaving the ore in the immediate surroundings of the shafts in place as a pillar. Empirical rules are used to determine the dimensions of these protective pillars. The face element principle introduced by Salamon has been used to compute functions which express the influence of mining in a horizontal seam on the rock mass above it. Values have been calculated for the tilt, distortion, horizontal and vertical strain, curvature, and vertical stress along a shaft for various values of Poisson's ratio, seam depth, pillar radius, mining geometry, and closure over the mined area. The results are compared with those obtained using empirical ideas, particularly the angle of draw concept in determining pillar size. It appears that the depth of the seam is of major significance and that no pillar is needed for the protection of a shaft when the mined seam is beyond a certain depth. On the other hand it is possible, at all depths, to replace the protective action of a shaft pillar by other mining schemes. A significant amount of information which has been published on experience gained during the mining of shaft pillars tends to indicate that in many mines shaft pillars are excessively large.

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Zusammenfassung Schachtsicherheitspfeiler, die den Schacht vor Abbaueinwirkungen schützen sollen, werden gewöhnlich aufgrund von Erfahrungswerten bemessen.Die durch den Abbau in einem Flöz flacher Lagerung verursachten Einwirkungen auf einen saigeren Schacht sind hier nach dem Flächenelement-Prinzip ermittelt, wie Salamon es einführte. Entlang der Schachtsäule wurden die Schiefstellung, Verschiebung, horizontale und vertikale Dehnung, Krümmung und vertikale Spannung berechnet. Dabei wird der Einfluß der Querdehnungszahl, der Flöztiefe, des Pfeilerradius, der Form des Abbaufeldes und der Konvergenz im Flöz betrachtet. Diese Ergebnisse werden mit empirischen Regeln verglichen. Dabei ergab sich, daß die Tiefe des Flözes erhebliche Bedeutung hat und daß zum Schutze des Schachtes kein Pfeiler benötigt wird, wenn das abgebaute Flöz unterhalb einer bestimmten Teufe liegt. Auf der anderen Seite ist es für alle Tiefen möglich, den Schutz des Schachtes durch den Sicherheitspfeiler ersetzende geeignete Abbaumethoden zu gewährleisten.Manche Veröffentlichungen lassen erkennen, daß Schachtsicherheitspfeiler oft unnötig groß bemessen sind.

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Résumé En général la protection des puits est accomplie par l'abandon d'une partie du gisement, le stot de puits. Les dimensions des stots sont déterminées par des méthodes empiriques.Dans cette étude c'est la méthode proposée par Salamon qui est employée; il s'agit du calcul de l'influence de l'extraction d'un élément de taille sur les morts terrains supérieurs. Cette méthode permet de calculer les déformations, la pente, la distorsion, la courbure et les tensions le long du puits. L'influence de la profondeur de la couche, de la convergence, de l'aire exploitée, du diamètre du stot de protection et des caractéristiques mécaniques du terrain ont été considérées.Les résultats indiquent l'importance particulière de la profondeur du gisement. En effet, au-delà d'une certaine profondeur un stot de protection devient superflu. D'autre part l'influence de l'aire exploitée et de la convergence dans cette région sont telles qu'il est toujours possible de remplacer l'action protectrice du stot par une protection equivalente fournie par l'emploi d'un schèma d'exploitation bien choisi.Le nombre de cas où une exploitation partielle ou entière du stot de puits a eu lieu et où son influence sur la colonne du puits a été décrite est suffisant pour permettre d'affirmer qu'en général les dimensions du stot de puits sont trop importantes.

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With 11 Figures     

Zum Einfluß einiger Gefügeparameter auf die Würfeldruckfestigkeit der Granite

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.

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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.

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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.

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

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Mit 5 Abbildungen