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     

Filtering probe inclinometer data to identify characteristics of slope movement

SummaryFiltering Probe Inclinometer Data to Identify Characteristics of Slope Movement Probe inclinometer measurements are employed to monitor rock slope movements. The interference by errors in interpreting inclinometer results may be reduced by several filtering techniques applied in processing data from the probe. Plotting resulting vectors of displacement in a three dimensional system facilitates the determination of major characteristics of the slope movement and their association with the geologic findings from the borehole.

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ZusammenfassungFiltrierung von Sonden-Inklinometerdaten zur Identifizierung von Charakteristika von Böschungsbewegungen Sonden-Inklinometer-Messungen werden dazu verwendet, Felsböschungsbewegungen zu überwachen. Die Fehlerinterferenz bei der Interpretation von Inklinometerresultaten kann dadurch verringert werden, daß verschiedene Filtrierungstechniken während der Verarbeitung der Meßergebnisse angewendet werden. Durch die Aufzeichnung der resultierenden Bewegungsvektoren in einem dreidimensionalen System wird die Bestimmung der Hauptcharakteristika der Böschungsbewegung und ihrer Beziehung zu den geologischen Daten des Bohrlochs erleichtert.

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RésuméFiltrage des données d'un inclinomètre de sonde pour identifier les caractéristiques d'un mouvement de pente Les mesures d'inclinomètre de sonde sont utilisées pour contrôler les mouvements des pentes rocheuses. L'influence des erreurs dans l'interprétation des résultats de l'inclinomètre peut être réduite par différentes techniques de filtrage employées lors du traitement des données de la sonde. La représentation des vecteurs de déplacement résultants dans un repère tri-dimensionnel permet la détermination aisée des caractéristiques essentielles du mouvement de la pente et son association avec la géologie du terrain déduite de l'examen des carottes.

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With 7 Figures     

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     

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     

Determination of stress in rock with linear or non-linear elastic characteristics

SummaryDetermination of Stress in Rock with Linear or Non-Linear Elastic Characteristics A non-linear law of elasticity is proposed in which each principal stress is expressed as the summation of two series, one a function of the dilatory (hydrostatic) or octahedral normal strain and the other of the deviatory or octahedral shear strain. The constants in the series can be obtained from a simple uniaxial compression or tension test on the material.These expressions can be used to determine the stress from strain readings in rock having non-linear stress-strain characteristics and the application of these expressions when using the CSIR triaxial strain cell in such rock is demonstrated.

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ZusammenfassungBestimmung der Spannung in Gesteinen mit linearen oder nichtlinearen Elastizitätskennlinien Ein nichtlineares Elastizitätsgesetz wird vorgeschlagen, in dem jede der Hauptspannungen als die Summation von zwei Reihen ausgedrückt wird, von denen die eine eine Funktion der dilatorischen (hydrostatischen) oder oktaedrischen Normalspannung und die andere eine Funktion der deviatorischen oder oktaedrischen Schubspannung ist. Die Konstanten in diesen Reihen können durch einen einfachen einachsigen Druck- oder Zugversuch an dem Werkstoff ermittelt werden.Mittels dieser so gewonnenen Ausdrücke kann die Spannung aus Dehnungsmessungen ermittelt werden, die an Gesteinen mit nichtlinearen Spannungs-Dehnungskennlinien durchgeführt wurden; ferner wird die Anwendung dieser Ausdrücke erläutert, wenn das dreiachsiale Dehnungsmeßgerät des CSIR zur Untersuchung dieser Gesteine benutzt wird.

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RésuméDétermination des contraintes dans une roche à caractéristiques élastiques linéaires ou non-linéaires Cet exposé propose une loi non-linéaire d'élasticité d'après laquelle chaque effort principal s'exprime comme la sommation de deux séries, l'une étant fonction de la déformation dilatoire (hydrostatique) ou octaédrique normale, et l'autre, fonction de la déformation de cisaillement déviatrice ou octaédrique. Les constantes dans les séries peuvent être obtenues par un simple essai de compression ou de traction uniaxiales sur le matériau.On peut employer ces fonctions pour déterminer l'effort d'après les lectures de déformation dans une roche caractérisée par des déformations non-linéaires sous contrainte. On démontre l'application de ces fonctions en utilisant la cellule tensimétrique à trois axes du CSIR.

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With 5 Figures     

Simple methods to analyze buckling of rock slopes

SummarySimple Methods to Analyze Buckling of Rock Slopes Buckling modes of slope failure are a possibility whenever a throughgoing discontinuity, approximately parallel to the slope, separates a thin slab of rock. Failure by buckling may be initiated by forces external to the slab, by groundwater pressures, by applied forces or by the weight of the slab itself, especially if the slab is curved convex upward.Simple formulae are developed for three possible cases of buckling: flexural buckling of plane slopes, three hinge buckling of plane slopes and three hinge buckling of curved slopes.For flexural buckling, Euler's formula is applied after making several simplifying assumptions regarding the geometry of a buckling slab. Three hinge buckling may occur if a slab is cut by cross-joints perpendicular to the slope. Stability of each of the two blocks is determined using equations of force and moment equilibrium, resulting in a series of equations describing the interblock forces required for stability.The applicability of the three hinge model was tested by applying the equations to a documented failure on an excavated slope. The method gave reasonable results.

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ZusammenfassungEinfache Methoden zur Berechnung des Versagens einer Felsböschung durch Beulung Eine Böschung oder ein Hang können ausbeulen, wenn eine durchgehende Kluft parallel zur Oberfläche des Hanges in geringer Tiefe existiert. Die Knickung kann durch Kräfte, die von außen her auf die Felsschicht einwirken, wie zum Beispiel Grundwasserdruck, hervorgerufen werden, aber auch durch andere Krafteinwirkungen oder durch das Gewicht der Schicht selbst, besonders wenn sie nach außen gekrümmt ist.Einfache Formeln für drei mögliche Fälle werden ausgearbeitet: Biegeknickung einer geraden Böchungsfläche, Dreigelenkknickung einer geraden Böschungsfläche, und Dreigelenkknickung einer gebogenen Böschungsfläche.Für die Biegeknickung wird die Eulerformel angewandt. Gewisse vereinfachende Voraussetzungen in bezug auf die Geometrie einer ausknickenden Schicht werden angenommen. Die Stabilität der beiden Blöcke, bei denen es zur Dreigelenkknickung kommt, wird mit Hilfe des Kräfte- und Momentengleichgewichtes untersucht. Dies führt zu einer Reihe von Gleichungen, die die für Stabilität notwendigen Kräfte zwischen den Blöcken ergeben.Die Anwendbarkeit des Dreigelenkmodells wurde am Beispiel eines dokumentierten Böschungsbruches untersucht. Die vorgestellte Methode erbrachte plausible Ergebnisse.

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RésuméMéthodes simples pour analyser le flambage des versants rocheux La rupture d'un talus par flambement peut se produire lorsqu'une discontinuité, approximativement parallèle à la pente, isole une mince dalle de roc. La rupture par flambement peut être initiée par des forces externes à la dalle, par des pressions d'eau, par des forces appliquées ou par le poids de la dalle elle-même, en particulier si la dalle est convexe vers le haut.Des formules simples ont été développées pour trois cas possibles de flambement: flambement de talus droits par flexion, flambement à trois pivots de talus droits et flambement à trois pivots de talus courbés.Pour le flambement par flexion, on utilise la formule d'Euler après avoir posé plusieurs hypothèses simplificatrices quant à la géométrie de la dalle. Le flambement à trois pivots peut se produire si la dalle est coupée par des diaclases transversaux, perpendiculaires à la pente. La stabilité de chacun des deux blocs est déterminée eu utilisant les équations d'équilibre des forces et des moments, ce qui résulte en une série d'équations décrivant les forces interblocs requises pour la stabilité.L'applicabilité du modèle à trois pivots a été vérifiée en appliquant lesé quations à un cas documenté de rupture d'une paroi d'une excavation. La méthode a donné des résultats raisonnables.

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With 11 Figures     

A new digital method for three-dimensional stress analysis in elastic media

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.

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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.

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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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With 3 Figures     

Low frequency sounding technique for predicting progressive failure of rock

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.

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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.

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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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With 5 Figures     

Kontinentalverschiebungen und Polverschiebungen — Ursachen und Probleme

Zusammenfassung Die Kruste wird zergliedert von einem Gitter altgebahnter Lineamente, welche immer wieder als Blattverschiebungen fungierten. Die gro\en Gräben Ostafrikas und Europas setzen solchen Erdnähten auf. Die starren Rahmenschollen waren etwas auseinander gewichen. So konnten die von der Kluftreibung befreiten Keilschollen rasch absinken, antithetisch kippende Blöcke den überschüssigen Scitenraum schlie\en. Junge Füllmassen wurden aufgeladen, welche die Erosion den aufgestemmten Grabenschultern entnahm. Das granitische Substrat solcher Gräben ist geschwächt, im Graben des Roten Meeres sogar median geborsten. Ein abyssaler Spalt mit basaltischem Sockel klafft dort inmitten des Altgrabens. Die Abspaltung Südamerikas vom Gondwana-Kontinent bediente sich gleichfalls alter Lineamente. Der Atlantik erweiterte sich aus einem Grabensystem. Der seismisch aktive Mediangraben des mittelatlantischen Rückens demonstriert den Fortgang der Kontinentaldrift. Auch andere Kontinente kriechen auf einer Gleitschichte pazifikwärts, die pazifische Masse mit einer überschiebungsbahn und Blattverschiebungen bewältigend. Der übereinstimmende Baustil zirkumpazifischer Tektonik beweist periphere Einengungen des Pazifik. Die gro\en Urkontinente störten das irdische Rotationsgleichgewicht. Daher die Tendenz, den Störkörper zu spalten und die Erdoberfläche möglichst gleichmä\ig mit Kontinenten zu bestücken. Als Rei\nähte boten sich die Gräben und Lineamente an, welche angelegt waren, die Scherspannungen auszugleichen, wenn Polverschiebungen das Rotationsellipsoid zur Neujustierung zwangen. Die abdriftenden Kontinente induzierten sekundäre Gleichgewichtsstörungen und erneute Polverschiebungen. Wieder wurden Scherzonen lebendig, Kontinentaldrift setzte an und erweiterte sie zu Gräben, um schlie\lich ein weiteres Stück Kruste der Klammer kontinentaler Konsolidation zu entrei\en. So werden Polverschiebungen und Kontinentalverschiebungen als einander auslösende und steuernde Prozesse verstanden. Das orogene ZeitgesetzStilles wird unter diesem Aspekt diskutiert.

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The crust of the earth is traversed by a lattice of tectonic lineaments which, since the Precambrian Era, were always and again acting as wrench faults. These shearing movements, independent of the specific crustal structure, are thought to be caused by the wandering of the poles. For the directions and movements of the lineaments correspond to the stress field that was induced by the readjustment of the geoid. The bursting lineaments caused a splitting of the continental masses. The great original continents of the Paleozoic Era disturbed the balance of revolution. There was a trend to separate the disturbing masses and to furnish the surface of the earth as proportionally as possible with continents. Thus, divergent forces started to work on the lineaments. The lineaments were stretched and became rift valleys. When the forces of the continental drift became overwhelming, the rift valleys burst along their median line. A new continent split off. The wandering continents endeavoured and are still endeavouring to reach, in the first place, the Pacific Ocean trying to confine it peripherically. From this trend comes the conformable architecture of the circumpacific tectonics. The drifting masses effected secondary disturbances of the balance of the rotating gyroscope. The poles tried to escape the wandering masses. Once more, lineaments became active, and the process of splitting continued. Consequently, the wandering of the poles and the continental drift are thought to be mutually initiating and controlling processes. The orogenic phases of the folding and the taphrogenic phases of the rift valley forming are in their global coincidence the display of this very process that concerns the entire crust of the earth.

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Résumé L'écorce terrestre est sillonnée d'un réseau de linéaments tectoniques, qui se remuaient à partir de temps précambriens et qui continuent de se remuer au sens de failles de décrochement. Les mouvements ne tiennent pas compte de la structure géologique de la région en question. On suppose que la cause des mouvements soit la dérive des pÔles, parceque les directions des linéaments tectoniques correspondent aux celles-ci de la tension de l'écorce provoquée par le ré-ajustage du géoid. En se fendant le longue des linéaments les masses des continents furent parcellées. - Les grands continents du Paléozoique dérangaient l'équilibre de la rotation. Cet dérangement causait la tendance de répartir les masses des continents et d'en garnir la surface du globe. Le longue des linéaments agissaient des forces séparentes. Les linéaments s'élargissaient et devenaient des fossés tectoniques. Si les forces de la dérive des continents se renforÇaient les fossés tectoniques se partagissaient le longue de ses médianes. Un nouveau continent était formé. Mises en translation les continents se tournaient vers la région de l'Océan Pacifique, et aussi à present les continents continuent de rétrecir la région marginale du Pacifique. C'est pourquoi le type de la construction tectonique est le mÊme dans toutes les guirlandes circumpacifiques. Les translations continentales causaient des dérangements secondaires de l'équilibre du géoid et les pÔles fuyaient les continents. De nouveau les linéaments tectoniques se remuaient et la division des continents se continuait. La dérive des pÔles et la dérive des continents sont des événements dont l'un provoque et dirige l'autre. L'expression de cet événement concernant l'écorce entière est la simultanéité des phases orogénétiques (plissement) et des phases taphrogéniques (formation des fossés tectoniques).

     

Estimate for bearing capacity of a prismatic pillar

SummaryEstimate for Bearing Capacity of a Prismatic Pillar The upper bound theorem of the generalized theory of perfect plasticity is applied in conjunction with a simple curve fitting scheme to estimate the average vertical bearing capacity of a rectangular pillar with variable width-to-height and width-to-length ratios. The general solutions for the two collapse mechanisms that were found to yield the most critical bearing pressures are presented in a dimensionless form whereby the pillar bearing pressure is normalized with respect to the unconfined compressive strength of the pillar rock. In general, it was found that the pillar bearing pressure depends linearly on the pillar width-to-length ratio. Accordingly, it was possible to develop design charts for various ratios of the unconfined compressive strength to the uniaxial tensile strength by plotting the normalized average bearing pressure versus the pillar width-to-height ratio for the two limiting values of zero and one for the pillar width-to-length ratio. For the infinitely long pillar, the bearing pressures obtained by this approach are compared with those obtained by the Sokolovskii slip line solution, and the latter are generally found to be higher, although results depend on the pillar width-to-height ratio.

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ZusammenfassungTragfähigkeit von Felspfeilern Der obere Grenzfall der allgemeinen Theorie der idealen Plastizität erlaubt es, mit Hilfe vereinfachter Diagramme für den Bruchmechanismus die mittlere vertikale Tragfähigkeit eines rechteckigen Felspfeilers für ein veränderliches Verhältnis von Breite zu Höhe und von Breite zur Länge abzuschätzen. Die generelle Lösung von zwei Bruchmechanismen bilden die Grundlage für die Bestimmung der für die Tragfähigkeit des Pfeilers maßgebenden kritischen Druckspannungen. Letztere werden in dimensionsloser Form bezogen auf die Gesteins-Druckfestigkeit des Pfeilers bei unbehinderter Querdehnung ausgedrückt.

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RésuméRésistance à la rupture des piliers rocheux Le cas de la limite supérieure de la théorie générale de la plasticité par faite est appliqué à fin de déterminer la résistance moyenne à la rupture des piliers rocheux à sections rectangulaires soumis à une charge verticale (coefficients variables: largeur-hauteur et largeur-longueur) à l'aide des diagrammes simples. Les solutions générales pour les deux mécanismes de rupture déterminant pour la résistance à la compression (pression critique) du pilier sont représentées sans dimensions en effet, cette résistance est rapportée à la résistance de la roche du pilier. En général, on a constaté que la résistance du pilier est une fonction linéaire du coefficient largeur-longueur. De ce fait, il a été possible de développer des diagrammes pour différents rapports entre la résistance à la compression (déformation latérale libre) et la résistance à la traction uniaxiale en rapportant la résistance moyenne du pilier à la compression en fonction du rapport largeur-hauteur pour deux valeurs limites du rapport largeur-longueur, zéro et un. Pour le pilier infiniment long, les résistances à la compression ainsi obtenues sont comparées à celles de la solution de lignes de glissement selon Sokolovskii; cette solution donne en général des valeurs de résistance plus grandes, bien que les résultats dépendent du rapport largeur-hauteur du pilier.

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With 8 Figures     

Petrographische Eigenschaften der Gerölle und Sandkörner als Klimazeugen

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

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

     

Modified borehole jack method for elastic property determination in rocks

SummaryModified Borehole Jack Method for Elastic Property Determination in Rocks This paper describes a method of determining thein-situ elastic properties of rock masses with friction-strain gauges and a lengthened borehole jack.The method involves impressing tangentially-oriented friction gauges on opposite quadrants of a borehole wall, while the remaining quadrants are loaded by the borehole jack with a unidirectional self-equilibrating pair of forces. The tangential normal strains generated at the borehole wall are thus measured concurrently with the loading. To determine the modulus of the rock mass, equations were developed relating the measured tangential normal strains and the applied ram pressures.Several factors which may influence the interpretation of data were thoroughly analyzed. It was shown that variations in the pressure distribution and area of plate-wall contact have negligible effects on the accuracy of data interpretation. End effects were minimized by lengthening the jack and carrying out strain measurements at the central region only where stresses and strains are homogeneous and plane strain conditions exist.The new method has the same desirable mechanical and operational features as the well-known Goodman-Jack method. Most important, however, its theoretical basis is exact with no estimated coefficients required in the reduction of observed data. While the method requires an ideal elastic material, it has a number of other applications for in-situ measurements besides modulus determination. The modified method could be utilized for determining linearity, anisotropy, inhomogeneity, tensile strength and, with an additional operation, the in-situ stress field.

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ZusammenfassungModifizierte Methode zur Bestimmung der elastischen Kenngröen von Fels mittels einer Bohrlochaufweitungssonde Es wird eine Methode zur Bestimmung der elastischen Kenngrößen von Fels aus In-situ-Versuchen mittels Reibungs-Dehn-meßstreifen und einer verlängerten Bohrlochaufweitungssonde beschrieben.Tangential orientierte Reibungsmeßstreifen werden an gegenüberliegenden Quadranten des Bohrloches angebracht, während die beiden anderen Quadranten mit der Bohrlochaufweitungssonde belastet werden, um Belastung und Verformung gleichzeitig zu messen. Gleichungen wurden entwickelt um daraus den Modul der Steinmasse zu bestimmen.Es wird gezeigt, daß eine ungleichmäßige Verteilung des Druckes und die Platten-Wand-Kontaktfläche einen unbedeuteten Einfluß auf die Exaktheit der Ergebnisse haben. Randeinflüsse wurden verringert, indem Messungen nur in der Mitte der Sonde ausgeführt wurden.Diese neue Methode hat dieselben Vorteile wie die bekannte Goodman-Jack Methode. Am wichtigsten ist aber, daß ihre theoretische Basis exakt ist. Obwohl die Methode nur in einem ideal elastischen Material anwendbar ist, kann sie außer für Modul-Bestimmung auch für andere In-situ-Messungen gebraucht werden, wie z. B. Linearität, Anisotropie, Inhomogenität, Zugfestigkeit und den primären Spannungszustand.

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RésuméMéthode modifiée pour déterminer les repères élastiques de rochers par une sonde d'élargissement de trous de sonde Cet article décrit une méthode de mesure des propriétés élastiquesin-situ des masses rocheuses, à l'aide d'indicateurs de déformation à friction, et d'un vérin alongé pour trou de sondage.La méthode consiste à imprimer des indicateurs de déformation à friction sur les quadrants opposés de la paroie d'un trou de sondage, et à charger les deux autre quadrants avec deux forces de même direction qui s'équilibrent, utilisant le vérin pour trou de sondage. Les déformations tangentielles normales créées sur la paroie du trou de sondage sont ainsi mesurées avec la charge correspondante. Afin de pouvoir déterminer le module d'élasticité de la masse rocheuse on a développé les équations qui relient les déformations normales tangentielles mesurées aux pressions appliquées.On a analysé en detail plusieurs facteurs qui pourraient influencer l'interprétation des données. On a montré que des variations dans la distribution de la pression, et dans la surface de contact entre le piston et la paroie, ont un effet négligeable sur la précision de l'interprétation des données. Les effets d'extrémités ont été réduits au minimum en alongeant le piston, et en ne mesurant les déformations que dans la région centrale, où les contraintes et déformations sont homogènes et des conditions de deformation plane existent.La nouvelle méthode a les mêmes caractéristiques mécaniques et opérationnelles désirables que la méthode bien connue Goodman-Jack. Encore plus important est le fait que sa base théorique est exacte, et il n'est pas nécessaire d'utiliser des coefficients estimés pour réduire les résultats observés. Bien que la méthode exige un milieu élastique idéal, elle peut être utilisée pour des mesuresin-situ autres que les mesures du module d'élasticité. La méthode modifiée pourrait être utilisée pour déterminer la linéarité, l'anisotropie, le manque d'homogénéité, la résistance à la traction et, avec une opération supplémentaire, le champ des forcesin-situ.

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With 6 Figures     

Statistical interpretation of shock series in mining

SummaryStatistical Interpretation of Shock Series in Mining Depending on structure of measured data the two different statistical patterns may be employed for estimation of impending bumps in mines using microseismologic measurements. The regional measurements which usually are associated with high energy shocks, may be elaborated by means of statistical patterns, being analogous to those used in general seismology. However, when working out measured data taken from single excavation and originated from low energy shocks the local statistical pattern should be employed. It has been proved that such a model enables the stress rate to be estimated exactly enough to carry safe exploitation.

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ZusammenfassungEine statistische Interpretation von Mewerten zufolge künstlicher Erschütterungen in Steinkohlebergwerken Zur Bewertung des Zustandes der in den Steinkohlengruben bestehenden Bedrohung durch Gebirgsschläge auf der Basis der mikroseismologischen Messungen können zwei unterschiedliche statistische Modelle je nach der Struktur der Meßwerte ausgenützt werden. Die auf bestimmte Region eingeschränkten Messungen, welche im allgemeinen mit Erschütterungen von großem Energieaufwand verbunden sind, können wohl mit Anwendung von derartigen statistischen Modellen bearbeitet werden, die den in der allgemeinen Seismologie üblichen analog erscheinen.Zur Bearbeitung der Meßwerte, die im Zusammenhang mit einem einzigen Arbeitsstand stehen und mit niedrigeren Erschütterungsenergien verbunden sind, soll man das lokale statistische Modell benutzen.Man hat bewiesen, daß dank eines solchen Modelles sich die Spannungen so bewerten lassen, daß eine gefahrlose Anwendung möglich wird.

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RésuméInterprétation statistique des séries de chocs dans les mines de houille Pour l'évaluation de l'état de danger de chocs dans les mines, en se basant sur les mesures microsismologiques, on peut employer deux différents modèles statistiques en dépendance de la structure des données de mesure.Les mesures régionales, qui sont en général liées avec les chocs à grandes énergies peuvent être élaborées à l'aide des modèles statistiques analogues à ceux appliqués en sismologie générale.Pourtant, pour l'élaboration des données de mesure liées un chantier de fond et liées avec les basses énergies des chocs il faut appliquer le modèle statistique local.On a démontré que, grâce à un tel modèle on peut évaluer l'état de tension qui conditionne la sécurité de l'exploitation.

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With 1 Figure     

Les climats du paléogène franÇais reconstitués par les argiles néoformées et les microflores

Résumé Des argiles néoformées ou authigènes se présentent au cours de la sédimentation du Paléogène. Tel est le cas dans trois séries sédimentaires étudiées. On trouve l'attapulgite dans les terrains de la limite du Crétacé et du Tertiaire au Languedoc, l'attapulgite et la montmorillonite à l'Eocène inférieur et à l'Oligocène moyen en Provence, la sépiolite à l'Oligocène supérieur en Bresse. Ces minéraux argileux sont interprétés comme néoformés dans des milieux à caractère alcalin, déposant aussi des carbonates et des silex. Ceci nécessite des bassins de sédimentation confinés, riches en solutions de silice, de magnésie et de chaux. Ces solutions sont le produit du lessivage des continents sous des climats fortement hydrolysants, tels que les climats humides et chauds à caractère tropical plus ou moins accusé. Or, l'analyse pollinique de ces mÊmes niveaux et la reconstitution des flores que l'on peut en déduire, confirment l'existence de ces climats subtropicaux ou méditerranéens à affinités tropicales, dont nous ont parlé par ailleurs les paléobotanistes. On remarque que ces climats ont des effets différents pendant les périodes d'agitation tectonique et pendant les périodes de calme où les actions dissolvantes se prolongent. Ce type de climat s'est maintenu depuis le Crétacé supérieur jusqu'à l'Oligocène supérieur.

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In the Tertiary basins of Provence, Languedoc and Bresse, the neoformation of clay minerals (attapulgit, sepiolit and montmorillonit) indicates warm tropical climates with humid and dry seasons. The palynological studies of these sediments attest the tropical character of the flora during Eocene and Oligocene time.

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Zusammenfassung Neubildungen von Tonmineralien werden in verschiedenen paläogenen Sedimentationsräumen festgestellt; so z.B.: Attapulgit an der Grenze Kreide-Tertiär des Languedoc, Attapulgit und Montmorillonit während des unteren Eozäns und mittleren Oligozäns in der Provence, Sepiolit im oberen Oligozän der Bresse. Es wird angenommen, da\ diese Tone in einem alkalischen Milieu entstanden sind, in dem gleichzeitig Karbonate und Kieselsäure ausgefällt wurden. Dies ist nur in geschlossenen Sedimentationsbecken, unter Einflu\ Si-, Mg- und Ca-haltiger Lösungen möglich. Diese Lösungen sind durch Auslaugung auf dem Festland unter stark hydrolysierendem Klimaeinflu\ entstanden, wie z. B. bei feucht-warmem Klima mit mehr oder minder ausgeprägt tropischem Charakter. Die Pollenanalyse dieser Schichten und das Pflanzenbild das sie widerspiegelt, lassen ebenfalls auf subtropisches bis mediterranes Klima mit tropischen Einschlägen schlie\en. ähnliches haben die Paläobotaniker an Hand der Makrofossilien festgestellt. Doch die Klimaverhältnisse wirken sich verschieden aus, je nachdem es sich um einen tektonisch unruhigen oder einen ruhigen Zeitabschnitt handelt. Während letzterem halten die Lösungsprozesse, d. h. die chemischen Vorbedingungen für die Ton-Neubildungen, länger an. Dieser Klimatyp bestand von der Oberkreide bis zum obersten Oligozän.

     

Gebirgswassereinflüsse beim Stollenbau

ZusammenfassungGebirgswassereinflüsse beim Stollenbau Bau- und Betriebserfahrungen beim Druckstollen des Kaunertalkraftwerkes. Nach einleitendem Hinweis auf die technische und kostenmäßige Bedeutung des Kluftwassers und der Dichtheit des Gebirges, besonders beim Bau von Druckstollen, werden für das Beispiel Kaunertalkraftwerk zunächst die geologischen Verhältnisse und die Erkundung der Klüftigkeit erläutert. Für einen charakteristischen Abschnitt wird sodann die Wasserführung während des Stollenvortriebes analysiert und mit Hilfe der Ganglinie und der daraus abgeleiteten Wasserbilanz unter Berücksichtigung des Verhaltens der Hangquellen der Kluftfaktor ermittelt. Es folgt die Beschreibung eines Abpreßversuches in einer noch unausgekleideten Strecke. Die Auswertung der eingepreßten Wassermengen ergibt den Einklang mit der vermuteten Form der vorher eingetretenen Gebirgswasserabsenkung im großräumigen Kluftkörper und beweist trotz der beobachteten Zirkulation aus dem Kluftnetz in den Stollen Dichtheit nach außen. Ein weiterer Abpreßversuch im fertigen Stollen in Abschnitten fehlender offener Klüftung zeigt andere Möglichkeiten der Gebirgswasserbewegung auf. Abschließend behandelte Ergebnisse von laufend durchgeführten Verlust- bzw. Zuflußmengenmessungen während der bisherigen 5 Betriebsjahre bestätigen die gute Dichtheit des gesamten Stollens und geben andererseits Anlaß zur Feststellung, daß auch in standfestem Fels Betonrisse durch Vorspanninjektionen vermieden werden sollen und ferner, daß die Erscheinungen des Gebirgswassers einer ingenieurmäßigen Behandlung bedürfen. Zusammenhängende Messungen und entsprechende Großversuche führen jedesmal erst zum ausreichenden Erkennen der gegebenen Verhältnisse und damit zum richtigen Einsatz der technischen Mittel.

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SummaryThe Influence of the Crackwater on Tunnel Construction Experiences during construction and operation of the pressure tunnel of the Kaunertal power plant. After an introductory account to the technical and cost-importance of the crack water and of rock impermeability, especially on the occasion of the construction of pressure galleries, at first the geological conditions and the exploration of joint intensity are illustrated by the example of the Kaunertal scheme. Then the crack water inflow into a characteristic tunnel section during tunnel heading is analysed, and the joint volume rate is determined on the basis of the inflow time curve and of the resulting inflow volume balance under consideration of the behaviour of the slope sources. Then a pressure test in a yet unlined tunnel section is described. The evaluation of the water volumes pressed inside confirms the supposed shape of the previous rock water level decrease within the large joint body, and proves impermeability towards the outside in spite of the water circulation from the joint network into the tunnel. A further pressure test in completed tunnel sections in rock without open joints shows other possibilities of rock water movement. Finally the results of current measurements of the loss and inflow volumes during the five service years until now are dealt with, and confirm the high degree of impermeability of the whole gallery. On the other hand they give rise to the statement that also in sound rock concrete fissures should be avoided with the aid of prestress injections, and, furthermore that the rock water phenomena require engineering methods. Only current measurements and corresponding large scale tests lead to a sufficient comprehension of the real rock condition, and, on this basis, to an appropriate application of technical means.

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RésuméLes venues d'eau et la construction des tunnels Expérience acquise pendant la construction et l'exploitation de la galerie en charge du Kaunertal. L'introduction rappelle l'importance technique et économique de l'étanchéité du massif rocheux et des circulations d'eau dans les fissures, particulièrement pour la construction des galeries en charge. On commence par expliquer les conditions géologiques et la fissuration dans l'exemple de l'Aménagement Hydroélectrique du Kaunertal. Pour un tronçon de tunnel caractéristique, on analyse les venues d'eau pendant l'avancement. A l'aide de leur débit cumulé et du bilan de l'eau qui en dérive, lorsqu'on tient compte du comportement des sources du versant, on détermine un facteur de fissuration (coefficient volumétrique).On décrit ensuite l'essai de mise en charge d'un tronçon pas encore revêtu. L'évaluation des quantités d'eau injectées s'accorde avec la forme présumée de l'abaissement de la nappe dans un massif fissuré à grande échelle, et prouve l'étanchéité par rapport à l'extérieur, en dépit de la circulation observée en galerie à partir du réseau de fissures.Un essai ultérieur de mise en charge dans un tronçon de galerie terminée où il n'y avait pas de fissures ouvertes démontre d'autres possibilités de mouvement de l'eau souterraine. Finalement on discute les résultats de mesure des débits de pertes d'eau et de venues d'eau pendant les cinq années de service jusqu'à maintenant. Ils confirment la bonne étanchéité de l'ensemble de la galerie, ils donnent l'occasion d'autre part de constater que même dans du rocher résistant on doit éviter la fissuration du béton à l'aide d'injections de précontrainte, et en outre que les phénomènes liés à l'eau souterraine exigent une compréhension à l'échelle des travaux de l'ingénieur. Il faut chaque fois des mesures suivies et des essais à grande échelle pour obtenir d'abord une connaissance suffisante de la véritable situation et d'après cela une bonne mise en oeuvre des moyens techniques.

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Mit 11 Abbildungen     

Computer simulation of second order faults

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

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

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

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With 11 Figures     

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     

Gebirgsbewegungen in einem unter Gebirgsdruck stehenden Stollen

ZusammenfassungGebirgsbewegungen in einem unter Gebirgsdruck stehenden Stollen (Messungen während des Vortriebes und Folgerungen für die Wahl der Vortriebsmethode) Durch einfache Messungen der Gebirgsbewegungen beim Vortrieb und bei Auskleidungsarbeiten kann auch im druckhaften Gebirge die Sicherheit der gewählten Auskleidung überprüft werden. Die Meßergebnisse zeigen, daß die Gebirgsbewegung rasch nach dem Abschlag zum Abklingen kommt, wenn die Auskleidung so ausgeführt wird, daß sie baldmöglichst die Kräfte der Spannungsumlagerung aufnehmen kann. Ihre Auswirkung in die Tiefe des Berges bleibt dann sehr klein.Anhand der Messungen kann auch festgestellt werden, daß nach Abklingen der Gebirgsbewegung diese erneut auflebt, wenn ein darauffolgender Arbeitsgang das erreichte Gleichgewicht wieder stört. Hierbei ist insbesondere nachweisbar, daß jedes Untergraben der Ulmenfundamente besonders rasch einsetzende starke Bewegungen hervorruft. Auf die Einhaltung einer günstigen Stützlinie, insbesondere im Ulmenbereich, muß daher besonders geachtet werden.Die Auskleidung mit Spritzbeton, gegebenenfalls unter Verstärkung durch Stahlbögen oder Felsnägel, ist den Auskleidungen mit Holz- oder Stahlbogenzimmerung überlegen. Sie kann rasch nach dem Abschlag in Anpassung an die jeweiligen Gebirgsverhältnisse aufgebracht werden. Ein Rückbau ist unnötig. Die Einbeziehung in die Endauskleidung ist möglich. Durch rasches Aufbringen bleibt die Auflockerung im Berginneren gering, wodurch auch eine Einsparung an Injektionsgut bei den abschließenden Verpreßarbeiten erreicht wird.

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SummaryMeasuring of Rock Movement (during Driving) in a Tunnel Section Under Pressure, and Consequences Drawn for the Choice of Driving Methods The safety of the installed lining can be tested in compressional rock by means of simple measurements of the rock movement during driving and lining work. The measurements show that the rock movement dies away rapidly after napping. Its effect on the interior of the rock is small, if the lining is executed so that it can absorb the forces of stress redistributions as quickly as possible.Measurements show that, after the rock movement has died away, it may restart, if following working processes again disturb the achieved equilibrium. Above all it is seen that every undermining of the side wall foundations may produce strong movements which start particularly rapidly. Special attention must be paid to the establishment of a favourable line of pressure particularly within the side wall area.Lining with shot concrete, reinforced if necessary by steel arches or rock bolting, is superior to lining with wood or steel arch timbering. Shot concrete may be applied quickly after napping, depending on the conditions of the respective rock. Dismantling is not necessary. Incorporation into the final lining is possible. By means of rapid application any weakening of the inner part of the rock s held to a minimum; this results in an economy of grouting material at the final pressure grouting stage.

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RésuméMouvements et pressions de terrain autour d'une galerie Par de simples mesures de déplacements pendant l'avancement du tunnel et les travaux de revêtement on peut vérifier la sécurité du revêtement choisi même dans les terrains qui poussent.Les résultats de mesures montrent qu'après l'abatage les mouvements s'éteignent rapidement si le revêtement est exécuté de manière à supporter aussitôt que possible les efforts résultant de la décompression du massif. Son effet au sein du massif reste donc très minime.Grâce à ces mesures, on peut aussi établir qu'après extinction ces mouvements se développent à nouveau si une phase ultérieure du travail trouble l'équilibre. A ce sujet, il apparait particulièrement démonstratif que chaque reprise en sous-oeuvre des murs latéraux provoque avec une particulière rapidité de forts déplacements. On doit être spécialement attentif à cause de celà à conserver une ligne d'appui favorable, notamment dans la région des piédroits.Le revêtement en béton projeté, renforcé le cas échéant par des cintres métalliques ou des boulons, est d'une qualité supérieure à celle du blindage, en bois ou métallique.Il peut être mis en place peu de temps après l'abatage et adapté à chaque comportement du terrain; il n'a pas à être démonté; il peut être inclus dans le revêtement définitif. Par sa mise en oeuvre rapide il limite la dégradation du massif rocheux ce qui économise le coulis dans les derniers travaux d'injection.

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

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Mit 11 Abbildungen     

Anwendung der Endochronentheorie auf Salzgestein

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

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

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

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Mit 5 Abbildungen