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

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

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

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

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With 14 Figures     

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

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

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

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

     

Analysis of underground openings with a distinct shear zone

SummaryAnalysis of Underground Openings with a Distinct Shear Zone A procedure for the analysis of deformations and stresses in the surrounding of an underground opening is demonstrated. For duplication of rock discontinuities in the finite element analysis the joint element of Goodman, Taylor and Brekke is used. A special technique was developed in order to consider the limited tensile strength, the reduction of shearing strength after reaching the peak strength and the limited closure of the joint. A Coulomb failure criterion is used for determining shear fracture. Results of two examples of tunnels with one distinct joint are shown.

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ZusammenfassungBerechnung von Felshohlräumen mit einer ausgeprägten Scherzone Ein Verfahren zur Berechnung der Verformungen und Spannungen in dem einen Hohlraum umschließenden Gebirge wird erläutert. Zur Nachbildung von Diskontinuitäten wird das von Goodman, Taylor und Brekke entwickelte Kluftelement verwendet. Für dieses linienförmige Element wurde eine spezielle Rechentechnik entwickelt, die die begrenzte Zugfestigkeit der Kluft, den Abfall der Scherfestigkeit nach Erreichen der Spitzenfestigkeit auf die Restscherfestigkeit und die begrenzte Zusammendrückbarkeit erfaßt. Zur Bestimmung des Schubbruches wird das Coulombsche Bruchkriterium benutzt. Berechnungsergebnisse von zwei Beispielen aus dem Tunnelbau mit einer diskret nachgebildeten Großkluft werden gezeigt.

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RésuméAnalyse numérique des excavations en roche parcourue par un joint On montre une méthode pour calculer les déformations et les contraintes autour d'un tunnel. Dans la méthode des Eléments Finis on prend un élément développé par Goodman, Taylor et Brekke pour copier des joints. Une méthode de calcul a été développée pour tenir compte de la résistance de traction limitée, la réduction de l'effort de cisaillement après avoir exhausté la résistance de pointe et la fermeture limitée des joints. Pour déterminer la rupture de cisaillement le critère de Coulomb est utilisé. A deux exemples montrés la roche est parcourue par un grand joint.

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

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With 8 Figures     

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     

Statistical prediction formula for compressive strength of a rock

SummaryStatistical Prediction Formula for Compressive Strength of a Rock Compressive strength of a rock, amongst its other mechanical properties, is known to be related to its water absorbing capacity which is thus appropriately termed its quality index. Mapping of foundation areas and the acceptance of stones in masonry could be based on this relationship. However, the existing literature on rock mechanics does not give any prediction formula for compressive strength of a rock in terms of its quality index. Such prediction formulae for the basalt and the sandstone rocks at two sites have been developed and presented in this paper. The 95% confidence belts for the estimated compressive strengths have also been worked out. The locus of the lower confidence limit for the estimated compressive strength enables determination of the maximum permissible quality index.

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ZusammenfassungStatistische Formeln zur Abschätzung der Druckfestigkeit eines Gesteins Die Druckfestigkeit eines Gesteins kann, wie bekannt, neben anderen Eigenschaften, auch zum Wasseraufnahmevermögen in Beziehung gesetzt werden, weshalb es als Quality Index bezeichnet wird. Planungsunterlagen und die Entscheidungen über die Verwendungsfähigkeit als Baustoff könnten auf dieser Beziehung basieren. In der Literatur findet sich jedoch keine Formel für die Abschätzung der Druckfestigkeit von Gesteinen in Abhängigkeit vom Quality Index. Solche Formeln wurden für einen Basalt und einen Sandstein entwickelt. Ebenso wurden die 95%-Vertrauensbereiche für die geschätzten Druckfestigkeiten ermittelt. Der Verlauf der unteren Vertrauensgrenze ermöglicht die Bestimmung des höchstzulässigen Quality Index.

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RésuméFormule pour la prédiction statistique de la résistance de compression d'une roche On sait que la résistance de compression d'une roche, entre ses autres qualités mécaniques, est allié à sa capacité d'absorption d'eau qui est désignée convenablement son indice de qualité.On peut fonder la formation d'une carte des régions de fondation et l'acceptation des pierres en maçonnerie sur cette relation. Pourtant, la littérature existante sur la mécanique des roches ne présente pas la formule de prédiction pour la résistance de compression d'une roche au moyen de son indice de qualité. On a développé telle formule pour les roches basalte et grès en deux sites laquelle se présente ici.De même façon on a calculé les zones de confidence de 95% pour les résistances de compression estimées.Le lieu de limite inférique de confidence pour la résistance de compression estimée facilite la détermination de l'indice de qualité maximum possible.

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With 2 Figures     

Developments in triaxial testing technique

Summary A simple triaxial cell is described together with details of the technique employed for triaxial testing. Triaxial strength results for 254 specimens of eight rock types are tabulated.

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Zusammenfassung Ein einfaches Triaxial-Prüfgerät wird, zusammen mit Einzelheiten des experimentellen Verfahrens, beschrieben. Ergebnisse dreiachsiger Festigkeitsprüfung sind für 254 Proben aus acht verschiedenen Gesteinsarten in Tabellen wiedergegeben.

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Résumé Un appareil triaxial simple est décrit avec des détails sur la technique expérimentale. Des résultats de résistance triaxiale pour 254 échantillons pris parmi huit types de roche sont donnés.

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With 2 Figures     

Analyse de la stabilité d'un tunnel creusé dans un massif rocheux en tenant compte du comportement après la rupture

RésuméAnalyse de la stabilité d'un tunnel creusé dans un massif rocheux en tenant compte du comportement après la rupture On donne une solution analytique de la stabilité d'un tunnel creusé dans un massif rocheux caractérisé par un comportement élastique jusqu'à la résistance maximale, puis par une chute de résistance progressive jusqu' à la résistance résiduelle. Cette chute de résistance s'accompagne d'une dilatance du massif rocheux. On tient compte de l'aspect tridimensionnel du problème dû au front de taille.Des instabilités peuvent apparaître lorsque la résistance résiduelle est atteinte à l'intrados du tunnel.On analyse pour ce type de comportement à court terme le rôle du soutènement en fonction du temps de mise en place.

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SummaryStability Analysis of a Tunnel Driven in a Rock Mass in Taking Account of the Post-failure Behaviour An analytical solution of the stability of a tunnel excavated in a rock mass is given, taking account of the post failure behaviour. The rock mass is assumed to be elastic up to the maximal strength, then it is characterized by a gradual loss of strength with dilatancy down to the residual strength. The three dimensional effect of the tunnel face is considered.Unstabilities may appear when the residual strength is reached at the tunnel wall.The support action is analysed for this type of short term behaviour in function of the time of its installation.

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ZusammenfassungStabilitätsanalyse eines in einem Felsgebirge aufgefahrenen Tunnels unter Berücksichtigung des Verhaltens nach Bruch Es wird eine analytische Methode zur Stabilitätsberechnung eines in einem Felsgebirge aufgefahrenen Tunnels gezeigt. Dieses Felsgebirge ist durch sein elastisches Verhalten bis zur maximalen Festigkeit, dann durch eine stufenweise Festigkeitsabnahme mit Volumenvergrößerung bis zur Restfestigkeit gekennzeichnet. Der auf die Abbaufront zurückzuführende dreidimensionale Aspekt des Problems wird berücksichtigt.Instabilitätserscheinungen treten auf, wenn die Restfestigkeit an der inneren Gewölbefläche des Tunnels erreicht wird.Es wird die Wirkung des Ausbaus in Abhängigkeit von der Erstellungszeit analysiert.

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Avec 6 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     

Determination of the post-failure behavior of brittle rock using a servo-controlled testing machine

Summary Determination of the Post-Failure Behavior of Brittle Rock Using a Servo-Controlled Testing Machine. The use of the servo-controlled testing machine to control fracture when a rock specimen is deformed beyond its peak strength is discussed. This region of deformation can not usually be examined because excess energy released by the loading system produces rapid disintegration of the specimen. In the test method described the energy release is controlled by a high frequency electronic servo-control system acting in combination with a hydraulic system of very short response time. The control causes the excess energy to be withdrawn before it can be released into the disintegrating specimen, by removing pressurized fluid from the hydraulic system.Theoretical considerations reveal that the condition for controlled fracture is determined by the ability of the hydraulic loading system to unload rapidly. This may be expressed in terms of a dynamic stiffness,K _r , of the hydraulic system. For sufficiently small deformation rates and short servo-control response times the fracture process can be controlled, even though the unloading slope of the stress-strain curve of the rock specimen tends to become infinitely steep.The experimental technique is described in detail and some results obtained in studying the post-failure behavior of Tennessee Marble under uni-axial and bi-axial compression using the new system are presented.

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Zusammenfassung Bestimmung des Verhaltens von sprödem Gestein nach dem Bruch mittels eines servogesteuerten Prüfgerätes. Es wird über ein neues Verfahren berichtet, den Bruch spröden Gesteins zu kontrollieren, nachdem seine maximale Bruchlast überschritten ist. Dieser Bereich ist im allgemeinen der Untersuchung nicht zugänglich, da bei der Verwendung herkömmlicher Belastungs-Maschinen vom Belastungs-System ein Überschuß an Energie frei wird, der für eine explosionsartige Zerstörung des Gesteins verantwortlich ist. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das Freiwerden der im System gespeicherten Energie durch ein hochfrequentes, elektronisch geregeltes Servo-System in Verbindung mit einer Hydraulik mit kurzer Verzögerungszeit kontrolliert. Es wird dabei der Gesteinsprobe zu jedem Zeitpunkt nur so viel Energie zugeführt wie zur Aufrechterhaltung für den stabilen Bruch notwendig ist.Die theoretische Betrachtung des Systems zeigt, daß die Bedingung für den stabilen Bruch entlang der Post-Failure-Charakteristik durch die Fähigkeit des Belastungs-Systems bestimmt wird, rasch zu entladen. Der Begriff einer dynamischen Steife wird definiert. Für genügend kleine Verformungsgeschwindigkeiten und kurze Verzögerungszeiten des Servo-Systems kann der Bruch auch dann kontrolliert werden, wenn die Neigung der Post-Failure-Kurve sich sehr großen Werten (– ) nähert.Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung werden beschrieben und es werden einige Post-Failure-Kurven für Tennessee Kalkstein unter einachsiger und zweiachsiger Druckbeanspruchung wiedergegeben, wobei das neue Verfahren verwendet wurde.

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Résumé Détermination du comportement après la rupture des roches fragiles au moyen d'une machine d'essai asservie. On présente un nouveau système pour contrôler la rupture des roches fragiles lorsque leur limite de rupture est dépassée. En général, il n'est pas possible d'étudier le comportement des roches dans ce domaine. L'emploi d'une machine d'essai traditionnelle libère inévitablement lorsque la limite de rupture est dépassée, un excès d'énergie qui provoque une violente désintégration de la roche. L'appareil, décrit dans cet article, contrôle la libération de l'énergie accumulée dans le système à l'aide d'un servosystème électronique à haute fréquence règlant un mécanisme hydraulique à temps de réponse très court. De cette facon, il est possible de limiter l'énergie transmise à la roche à la quantité nécessaire pour développer une rupture stable.L'analyse théorique du système révèle que la possibilité d'obtention d'une rupture stable, la limite de rupture ayant été dépassée, est déterminée par la rapidité avec laquelle le système hydraulique peut se décharger. Le concept de rigidité dynamique est défini. Si les vitesses de déformation sont petites et si les temps de réponse du servosystème sont courts, il est possible de contrôler la rupture, même lorsque la pente du diagramme effort-déformation tend à devenir infiniment raide, la limite de rupture étant dépassée.Le dispositif expérimental et l'exécution d'un essai sont décrits. Quelques diagrammes complets (y compris la partie descendante) d'un marbre du Tennessee pour les cas de compression simple et de compression double utilisant ce nouveau système sont présentés.

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With 7 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     

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

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

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

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

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With 5 Figures     

Influence of shear deformation structures in coal on selecting methods of mining

SummaryInfluence of Shear Deformation Structures in Coal on Selecting Methods of Mining Underground observations and phenomenological studies have shown that in flat and gently dipping coal seams, mine structures may have three modes of deformation: individual coal layer extrusion, integral coal layer extrusion, and differential coal layer extrusion. Such deformations occur preferentially in moderately fractured coal seams with a majority of bright soft coal bands. Extrusion deformation is characteristic only of low volatile bituminous coals, as coals of other ranks are more brittle and harder.To quantify the phenomenon of extrusion deformation, shearing resistance parallel to lamination has been tested in the laboratory. The results show that the apparent cohesion between coal layers varies at peak strength, but residual shear strengths are almost the same.

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ZusammenfassungEinflu von Scherstrukturen auf die Auswahl von Abbaumethoden Beobachtungen unter Tag und phänomenologische Studien haben gezeigt, daß in söhligen und flach einfallenden Kohleschichten drei Arten von Deformationen angetroffen werden können: Extrusionen einzelner Lagen, Extrusion des gesamten Flözes und ungleichmäßige Extrusion mehrerer Lagen des Flözes. Solche Verformungen kommen vor allem in stark zerklüfteten Kohleschichten mit überwiegend glänzenden, weichen Lagen vor. Extrusionverformungen sind nur für bituminöse, leicht vergasbare Kohlen charakteristisch; andere Kohlearten sind für diese Art der Verformung zu spröd und zu hart.Um das Phänomen der Extrusionsverformung quantitativ erfassen zu können, wurde im Laboratorium die Scherfestigkeit parallel zur Schichtung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, daß der Anteil der scheinbaren Kohäsion an der maximalen Festigkeit zwischen den Kohlelagen variiert; die Werte der Restscherfestigkeit sind nahezu gleich.

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RésuméL'influence de la structure des déformations du charbon par cisaillement sur la sélection des méthodes de minage Des observations souterraines et des études phénomènologiques ont montré que les structures minières, dans les couches charbonneuses horizontales ou en faible pente, peuvent avoir trois modes principaux de déformation: extrusion d'une couche individuelle de charbon, extrusion intégrale et extrusion différentielle. De telles déformations existent préférentiellement dans les couches charbonneuses très fracturées avec une majorité de bandes de charbon doux et brillant. Ce type de déformation n'est charbons d'autres rangs étant plus cassants et durs.Pour quantifier ce phénomène de déformation par extrusion, des tests en laboratoire ont été menés sur la résistance au cisaillement parallèle aux laminations. Les résultats expérimentaux ont montré que la résistance maximum entre les couches de charbon varie en fonction de la valeur apparente de cohésion, mais les forces résiduelles de resistance au cisaillement sont à peu près les mêmes.

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With 14 Figures     

Measurement of the average pore velocity of water flowing through a rock specimen

SummaryMeasurement of the Average Pore Velocity of Water Flowing Through a Rock Specimen. This paper describes a method to measure the modified permeability referring to the average pore velocity instead of the filter velocity.In many applications like for instance in erosion of rock with a high speed water jet the modified permeability is of interest. The principle of the method is to introduce a small amount of ions at a certain time in the water passing through a rock specimen and record the electric current due to a voltage in the direction of the pressure gradient. The record of the current will then show a rather steep increase after a defined time. This time makes it possible to calculate the average pore velocity.Experiments have been performed with three Swedish rocks, Lemunda sandstone, Bohus granite and Stockholm granite. The results show that the permeability of the granites is much less than that of the sandstone.

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ZusammenfassungMessen des Mittelwertes der Porengeschwindigkeit für Wasser bei Durchströmung einer Gesteinsprobe. Der Artikel beschreibt eine Methode zur Messung der modifizierten Permeabilität, die sich von dem Mittelwert der Porengeschwindigkeit herleitet an Stelle vom Mittelwert der Filtergeschwindigkeit. Bei vielen Applikationen, zum Beispiel bei Erosion mittels Hochgeschwindigkeitswasserstrahl, ist die modifizierte Permeabilität von Interesse.Das Prinzip der Methode besteht darin, daß eine kleine Ionenmenge bei einem Zeitpunkt dem durch eine Gesteinsprobe passierenden Wasser zugeführt wird, bei gleichzeitigem Registrieren des elektrischen Stromes in Richtung des Druckgradienten. Das aufgezeichnete Signal des Stromes zeigt ein steiles Zunehmen nach einer gewissen Zeit.Diese Zeit ermöglicht es, den Mittelwert der Porengeschwindigkeit zu berechnen. Experimente sind mit drei schwedischen Gesteinen durchgeführt worden: Lemunda-Sandstein, Bohus-Granit und Stockholm-Granit.Das Resultat zeigt, daß die Permeabilität des Granits wesentlich geringer ist als die des Sandsteins.

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RésuméMesurage de la valeur moyenne de la vitesse de pore pour de l'eau qui traverse un échantillon de minerai. Cet article décrit une méthode pour mesurer la perméabilité modifiée, référant à la valeur moyenne de la vitesse de pore au lieu de la vitesse de filtre.Dans beaucoup d'applications comme par exemple dans l'érosion de roche avec un jet d'eau de grande vitesse, la perméabilité modifiée nous intéresse. Le principe de la méthode est d'introduire un petit nombre d'ions à un certain moment dans l'eau qui traverse un échantillon de roche et d'enregistrer le courant électrique dependant d'un voltage dans le sens du gradient de la pression. Après quelque temps l'enregistrement du courant montre alors un accroissement assez éscarpé. Ce temps nous donne la possibilité de calculer la valeur moyenne de la vitesse de pore.Les expériences sont faites avec trois roches suèdoises, le grès de Lemunda, le granit de Bohus, et le granit de Stockholm. Les résultats montrent que la perméabilité des granits est beaucoup moins grande que celle du grès.

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With 5 Figures     

Die Spannungsverteilung in der Probe mit vorgegebener Gleitfläche beim direkten Scherversuch

ZusammenfassungDie Spannungsverteilung in der Probe mit vorgegebener Gleitfläche beim direkten Scherversuch Die Ermittlung der Reibung an den Kluftflächen gehört heute zum Standardprogramm felsmechanischer Untersuchungen. Der Reibungswinkel wird hierbei aus den Spannungen, welche sich aus den äußeren Lasten und der nominalen Trennflächengröße errechnen, ermittelt. Inwieweit die Annahme solcher Spannungswerte berechtigt ist, wird anhand von photoelastischen Versuchen und Berechnungen mit Finiten Elementen für den zweidimensionalen Fall überprüft. Der Einfluß der Prüfkörperform und der Eintragung der äußeren Lasten wird hierbei besonders berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, daß flache Prüfkörperformen eine homogene Spannungsverteilung in der vorgegebenen Trennfläche begünstigen und den Verhältnissen in situ am besten entsprechen.

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SummaryStress Distribution in a Sample With a Given Shear Surface in Direct Shear Test Determination of friction on joint surface has become a part of every standard rock mechanics investigation program. The friction angle is determined from stresses which are calculated from external loads and the nominal contact area. The validity of this method of calculating stresses is investigated with the help of photoelastic tests and finite element calculations for the two-dimensional case. The influence of the shape of the sample and of the transmission of the external loads to the sample is particularly investigated. The test results show that flat sample shapes produce a more homogeneous stress distribution on the joint surface and best represent the in-situ conditions.

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RésuméLa distribution des contraintes dans un échantillon de l'essai au cisaillement direct avec une diaclase de cisaillement donnée Aujourd'hui la détermination du frottement des surfaces de fissuration fait parti du programme standard des études de mécaniques des roches.Dans l'essai au cisaillement direct l'angle de frottement est calculé à partir des charges extérieures et des contraintes qui déterminent la grandeur normale de la surface de séparation. Jusqu'à quel point l'hypothèse pour ces valeurs des contraintes est justifiée, sera vérifié à l'aide d'essais photoélastiques, de calcul avec les éléments finis à deux dimensions. L'influence de la forme de l'échantillon, de l'application des charges extérieures est considerée ici en particulier. Les résultats montrent que les formes plates des échantillons favorisent une distribution homogène des contraintes dans la surface de séparation prévue et correspondent au mieux aux conditions in situ.

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Mit 19 Abbildungen     

Floor loading and movement along the coalface

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

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

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

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With 6 Figures     

The 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     

Traction problems on an elastic jointed rock half-space

SummaryTraction Problems on an Elastic Jointed Rock Half-Space A rock mass with a major set of parallel, planar joints is considered for the case when the joint spacing is small compared with the length scales of interest, and large compared with the relative displacements across the joints. A continuum theory is adopted and under the additional assumption that the joints have finite elastic stiffnesses associated with their tangential and normal response prior to slip, the rock may be shown to be transversely isotropic about the direction of the joint normal. The class of problems for which analytic solutions are available for a transversely isotropic medium is very limited. However, for the case of low joint stiffnesses an approximate potential theory, analogous to that of inextensible fibre reinforced elastic materials, is available and may be applied to a much more general set of domains. Both the approximate theory and the exact transversely isotropic theory for low joint stiffnesses are applied to plane strain traction problems on a half-space in which the joints are inclined at varying angles to the boundary. Comparisons of the two theories are made for various values of the rock parameters and the joint angle.

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ZusammenfassungZugspannungsprobleme in Felshalbräumen mit Klüften, die sich elastisch verhalten Eine Felsmasse mit einer größeren Anzahl von parallelen, ebenen Klüften wird unter der Annahme untersucht, daß die Kluftweite gegenüber den betrachteten Längenabmessungen klein ist und gegenüber den relativen Bewegungen quer zu den Klüften groß ist. Mit Hilfe einer Kontinuumstheorie kann unter der Annahme, daß die Klüfte, bevor sie gleiten, eine endliche elastische Steifheit in Kluftrichtung und normal dazu besitzen, gezeigt werden, daß der Fels transversal-isotrop bezüglich der Kluftnormalen ist. Die Klasse der Probleme, für die analytische Lösungen für ein transversal-isotropes Medium existieren, ist sehr begrenzt. Jedoch für den Fall geringer Bindungssteifigkeit gibt es eine Näherungspotentialtheroie, ähnlich jener für undehnbare, glasfaserverstärkte elastische Materialien, die viel allgemeiner angewendet werden kann. Sowohl die Näherungstheorie als auch die exakte transversal-isotrope Theorie für kleine Fugensteifheit wird auf ebene Zugspannungsprobleme in einem Halbraum angewandt, in welchem die Klüfte in verschiedenen Winkeln zur Grenzebene geneigt sind. Für verschiedene Werte der Felsparameter und der Winkel der Klüfte werden Vergleiche angestellt.

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RésuméLes problèmes de traction sur un roc demi-espace joint élastiquement Une masse de roc avec un ensemble majeur de parallèle, les joints planar, est considérée dans le cas où l'espace de joint est petit en comparaison avec la longueur des échelles considérées, et large en comparaison avec le décalage relatif à travers les joints.Une théorie continue est adoptée et sous la supposition additionnelle qui stipule que les joints ont des raideurs élastiques finies, associés avec leurs tangentielle et normale reponse antérieur à glisser. Il pourrait être démontré que le rock peut-être transversalement isotropique en ce qui concerne la direction des joints normaux. La classe des problèmes pour lesquels des solutions analytiques sont valables pour un milieu transversalement isotropique est très limitée.Cependant, pour le cas des petites raideurs de joint, une théorie de potentiel approximative analogue aux matériaux élastiques renforcées d'une fibre inextensible est disponible, et peut-être appliquée pour un ensemble de domaines plus généralisés. La théorie approximative et la théorie de l'isotropie transversale pour les petites raideurs de joint, sont à la fois appliqués aux problèmes d'effort de traction plane dans un demi-espace dans lequelle les joints sont inclinés à des angles variés par rapport à la limite. La comparaison des deux théories est réalisée pour diverses valeurs des paramètres du roc et de l'angle de joint.

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With 12 Figures     

A theory for the shear strength of rockfill

SummaryA Theory for the Shear Strength of Rockfill Existing knowledge of the meaning of the shear strength of rock fill, and of how and why it varies is inadequate.Shear strength is shown to be controlled by the basic angle of friction of rock on rock ( _u ), the voids ratio (e) and the particle breakage (B) and to be dependent on the ratio of major to minor principal stresses.Using statistical methods combined with some simple assumptions based on experimental work formulas are derived for the shear strength of rock fill.Theoretical results are compared with the results of laboratory triaxial tests.

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Zusammenfassung Eine Theorie für die Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen (Steinbrockenschüttungen). Das vorhandene Wissen vom Wesen der Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen sowie davon, wie und warum sie verschieden groß ist, ist unzulänglich.Es wird gezeigt, daß die Scherfestigkeit durch den entscheidenden Reibungswinkel von Gestein auf Gestein ( _u ), den Hohlraum-Quotienten (e) und den Bruch von Teilchen (B) bestimmt wird, und daß sie von dem Quotienten aus größter und kleinster Hauptnormalspannung abhängt. Bei der Anwendung statistischer Methoden, welche mit einigen einfachen, auf Versuchen beruhenden Annahmen kombiniert werden, können Formeln für die Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen abgeleitet werden. Theoretische Ergebnisse werden mit den Ergebnissen von Triaxialversuchen im Labor verglichen.

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Résumé Une théorie pour la résistance au cisaillement des enrochements. Les connaissances actuelles sur la signification de la résistance au cisaillement des enrochements, et sur le pourquoi et le comment de ses variations sont insuffisantes.On montre que la résistance au cisaillement dépend de l'angle de frottement élémentaire rocher sur rocher ( _u ), de l'indice des vides (e) et de la rupture des blocs (B), et qu'elle varie avec le rapport des contraintes principales extrêmes.Grâce à des méthodes statistiques et à quelques hypothèses simples basées sur un travail expérimental, on obtient des formules donnant la résistance au cisaillement des enrochements.Les résultats théoriques sont comparés avec les résultats d'essais triaxiaux au laboratoire.

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With 8 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     

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).