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1.
Summary Stress Distribution and Rock Fracture Zones in the Roof of Longwell Face in a Coal Mine. A two-dimensional finite element method of stress analysis was used to study the stress distribution and development of the fracturing process within the roof rock of a longwall face in a coal mine. Effective material properties were used instead of those measured in laboratory tests by employing underground displacement data and an inverse approximation technique. Initial stresses in the rock around the opening were found and three variations of the Mohr-Coulomb failure theory were used to calculate the corresponding safety factors. Four zones of progressive failure were established according to compressive-tensile stress proportions. The effective elastic moduli for these zones were calculated by means of a residual elasticity approach. Finally, the fractured rock stability criteria were introduced and the stability factors were calculated for the immediate roof area. Directions of fracture lines in the roof were found using the principal stress directions in the maximum shear stress zone.
Zusammenfassung Spannungsverteilung und Bruchzonen in Firste und Ulmen von Strebbauen. Eine zweidimensionale Spannungsanalyse mittels der Finite-Element-Methode wurde benützt, um die Spannungsverteilung und die Entwicklung von Bruchbildungsvorgängen im Firstgestein am Streb einer Kohlengrube zu studieren. Bei der Ermittlung von Untergrundverschiebungen und der Anwendung einer Inverse Approximation-Technik wurden anstelle von Laborversuchsmessungen effektive Materialeigenschaften verwendet. Die Ausgangsspannungen im Fels um die Öffnung herum wurde ausfindig gemacht und drei Ansätze der Mohr-Coulombschen Bruchtheorie wurden zur Errechnung der entsprechenden Sicherheitsfaktoren benützt. Entsprechend den Druck- und Zugfestigkeiten wurden vier Zonen von Progressiven Brüchen festgestellt. Die wirksamen Elastizitätsmoduli für diese Zonen wurden mittels eines Verfahrens zur Bestimmung der Restelastizität errechnet. Schließlich wurden Kriterien für die Festigkeit von gebrochenem Gestein eingeführt und die Standsicherheitsfaktoren für den unmittelbaren Firstbereich errechnet. Aufgrund der Hauptspannungsrichtungen in den Zonen größter Schubspannungen wurden die Richtungen der Bruchlinien ermittelt.
Résumé Distribution des contraintes et zones de fracture en roche autour de la cavité d'une longue taille. Une analyse des contraintes par la méthode des éléments finis a été faite pour étudier la distribution des contraintes et le développement du processus de fracturation du toit rocheux d'une longue taille dans une mine de charbon. Les propriétés effectives du matériau furent utilisées au lieu de celles qu'on mesure par des essais de laboratoire. Elles furent obtenues à partir des enregistrements des déplacements souterrains et par une technique d'approximation inverse. Les contraintes initiales autour des cavités ont été trouvées et trois variantes de la théorie de la rupture de Mohr-Coulomb furent utilisées pour calculer les coefficients de sécurité correspondants. Quatre zones de rupture progressives furent définies d'après le rapport résistance à la compression/résistance à la traction. Le module élastique effectif de ces zones fut calculé au moyen d'une approche par résidu élastique. Finalement le critère de stabilité des roches rompues fut introduit et les facteurs de stabilité furent calculés pour la zone immédiate du toit. Les directions des lignes de fracture du toit furent prévues à partir des directions des contraintes principales dans la zone de cisaillement maximal.

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2.
ZusammenfassungGebirgszustand und neotektonische Spannungen im Gebiet des Bergbaues von Bleiberg, Kärnten In-situ-Spannungsmessungen im Bergbau Bleiberg zeigen außergewöhnlich hohe Spannungswerte. Rechnungen mit Finite-Element-Methode beweisen die Existenz eines neotektonischen horizontalen Spannungsfeldes. In Übereinstimmung mit Kluftstellungsmessungen ergibt sich die Richtung der größten Hauptspannung NW-SE gerichtet, was durchaus dem Charakter des europäischen neotektonischen Spannungsfeldes entspricht. Infolge der hohen Spannungen treten an den Bohrkernen durch die Probenentnahme bereits ab 240 m Teufe Relaxationserscheinungen auf, welche nur teilweise einen logarithmischen Verformungs-Zeitverlauf aufweisen. Elastizitätsmodul und Poissonzahlen unterliegen von Probe zu Probe in Bereichen von wenigen cm Schwankungen von über 100%. In der gleichen Größenordnung sind auch die Streuungen der gemessenen In-situ-Spannungen. Die In-situ-Spannungen nähern sich den Werten der einachsigen Gesteinsdruckfestigkeiten. Wegen der Inhomogenität des Gesteins und des Spannungsfeldes ist somit immer ein Teil des Gesteins nahe seines Bruchzustandes, so daß bereits geringe Änderungen des Spannungsfeldes zur Auslösung der häufig auftretenden Bergschläge und Mikrobeben genügen.
SummaryNeotectonic Stresses in the Region of the Mine at Bleiberg, Carinthia In situ stress measurements at the mine of Bleiberg show extremely high stress values. Calculations by the method of finite elements prove the existence of a neotectonic stress field. Joint orientation measurements are in accordance with the in situ stress measurements. The maximum pressure is directed NW-SE. This conforms to the character of the European neotectonic stress field. Relaxation phenomena on drill cores are found at a depth as low as 240 m. The relaxations show only partly a logarithmic time dependence. The deformation modulus and Poisson's ratio vary by more than 100% within distances of some cms. The same spread is found on the in situ stresses. In some samples, the in situ stresses approach the uniaxial rock strength. The inhomogeneity of the stress field and of the material causes parts of the rock to be near the state of failure. Therefore, slight changes of the stress field give rise to rock bursts and microseismic phenomena.
RésuméContraintes néotectoniques dans la région de la mine de Bleiberg, Carinthie Les mesures in situ des contraintes dans la mine de Bleiberg donnent comme résultat des quantités exceptionnelles. Les calculations par la méthode des éléments finis preuvent l'existence d'un champ de contraintes néotectoniques horizontales. La pression maximale est orientée NO-SE, ce qui conforme au caractère du champs néotectonique des contraintes en Europe. Dans une profondeur de 240 m existent déjà des relaxations sur les carottes. Le module de la déformation et le rapport de Poisson changent plus que 100%. Les variations des contraintes mesurés in situ sont aussi grandes. Les contraintes in situ sont presque aussi grandes que la solidité de pression. Une partie des roches est toujours près de rupture à cause de l'inhomogénéité des roches et du champ de contraintes. Petits changements de ce champ de contraintes peuvent causer des microséismes.

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3.
A theory for the shear strength of rockfill   总被引：1，自引：0，他引：1  
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.
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.
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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4.
Post-failure behavior of a granite and diabase   总被引：9，自引：0，他引：9  
SummaryPost-Failure Behavior of a Granite and Diabase Compression experiments have been performed on Westerly granite and Frederick diabase at a mean strain rate of 0 (10–5) sec.–1. In such tests Westerly granite and Frederick diabase exhibit Class II failure behavior between zero and 22000 psi and between 500 psi and 2200 psi, confining pressure respectively. In order to control brittle failure in these rocks, therefore, energy must be extracted from the samples.Complete stress-strain curves for Westerly granite can be divided into a number of characteristic regions. Each of these regions can be described in terms of distinct fracture patterns. In Westerly granite in uniaxial compression and at less than 2 900 psi confining pressure, the fracture patterns consist of local cracks predominantly parallel to the direction of greatest compression, slabs and narrow intensely crushed shear zones. At greater 2 900 psi confining pressure the fracture patterns consist of local cracks predominantly inclined to the direction of greatest compression and of macroscopic shear fractures. At high confining pressure, local cracks tend to propagate in their initial plane. The fracture patterns in Frederick diabase are sensibly the same as those in Westerly granite at 22000 psi confining pressure.The ultimate strength of Westerly granite above 22000 psi confining pressure and in Frederick diabase is controlled by faulting. At lower confining pressure faulting in granite occurs only in the post-failure region beyond the peak of the stress-strain curves.Preliminary experiments suggest that creep in Westerly granite under high and constant stress produces the same fracture patterns that occur in the post-failure region in continuous-deformation tests. In uniaxial compression creep terminates in macroscopic fracture near the intersection of the constant stress-strain path of a creep sample with the post-failure branch of the stress-strain curve of a quasi-statically loaded specimen.A comparison of all fracture patterns suggests that the fracture mechanisms in rock depend upon confining pressure, mineral composition and grain size of the rocks tested. It is unlikely, therefore, that rock failure in compression can in general be described by a single failure criterion.
ZusammenfassungVerhalten von Granit und Diabas nach dem Bruch Druckversuche an Westerly-Granit und Frederick-Diabas bei einer mittleren Stauchungsgeschwindigkeit von 0 (10–5) sec–1 haben ergeben, daß Granit in den Grenzen von Null bis 22000 psi Manteldruck und Diabas zwischen 500 psi und 2200 psi Manteldruck ein Bruchverhalten der Klasse II aufweisen. Um den Bruchvorgang im post-failure-Bereich zu kontrollieren ist es daher notwendig, daß den Prüfkörpern Energie entzogen wird.Vollständige Kennlinien von Granit und Diabas können in eine Reihe von charakteristischen Abschnitten unterteilt werden, die jeweils bestimmte und ihnen eigene Brucherscheinungen aufweisen. Bei einachsiger Belastung und im Triaxialversuch unterhalb 2900 psi Manteldruck bestehen die Brucherscheinungen in Westerly-Granit aus feinen, über den Probekörper verteilten Haarrissen, vornehmlich parallel zur Auflast, aus Schalen sowie aus dünnen, intensiv aufgemahlenen Scherzonen. Der Makroskopische Bruch erfolgt als Verschiebungsbruch. Oberhalb 2900 psi Manteldruck entstehen Haarrisse, die vornehmlich zur Auflast geneigt sind und die bei fortschreitender Verformung des Prüfkörpers in ihrer ursprünglichen Ebene weiter aufreißen. Der sichtbare Bruch erfolgt bei hohem Manteldruck als Gleitungsbruch. Die Brucherscheinungen in Frederick-Diabas sind denen in Westerly-Granit bei 22000 psi Manteldruck nahezu gleich.Die Bruchfestigkeit von Westerly-Granit bei 22000 psi Manteldruck und in Frederick-Diabas ist von der Ausbildung von Gleitungsbrüchen bestimmt. Bei niedrigerem Manteldruck entstehen Gleitungs- oder Verschiebungsbrüche in Granit jedoch erst im post-failure-Bereich nach teils erheblicher Überschreitung der Bruchfestigkeit.Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, daß das Kriechen in Westerly-Granit unter hoher Spannung durch die gleichen Brucherscheinungen hervorgerufen oder von ihnen begleitet wird, die im post-failure-Bereich in quasi-statischen Versuchen beobachtet werden können. Im einachsigen Druckversuch führen Kriecherscheinungen ungefähr dann zum Bruch, wenn die Kennlinie einer Kriechprobe die Kennlinie eines ebenfalls einachsig aber quasistatisch belasteten Prüfkörpers im post-failure-Bereich schneidet.Ein Vergleich der Brucherscheinungen in einigen Gesteinen läßt darauf schließen, daß sich die Bruchmechanismen in Gesteinen mit der Höhe des Manteldrucks und mit der Beschaffenheit des Gesteins ändern. Es ist daher unwahrscheinlich, daß der Bruch von Gesteinen mit Hilfe eines einzigen Bruchkriteriums hinreichend beschrieben werden kann.
RésuméComportement post-rupture d'un granite et d'une diabase Au cours d'expériences en compression à vitesse de déformation constante (10–5 sec–1) le granite de Westerly et la diabase de Frederick ont un comportement à la rupture dit de classe II pour des contraintes latérales variant entre 0 et 1500 bars pour le granite, et entre 30 et 150 bars pour la diabase. Il faut donc extraire de l'énergie des éprouvettes pour en contrôler la cassure.Les courbes complètes effort-déformation du granite de Westerly peuvent être divisées en un certain nombre de régions caractérisées chacune par un réseau de fracture particulier qui dépend d'ailleurs aussi de la contrainte latérale. Lorsque celle-ci est nulle, ou inférieure à 200 bars, le granite de Westerly développe un réseau de fracture consistant en plaques, en étroites zones de broyage intense et en fissures essentiellement parallèles à la direction de compression maximale. Lorsque la contrainte latérale est supérieure à 200 bars, le réseau de fractures consiste en fractures de cisaillement macroscopiques et en fissures locales faisant pour la plupart un angle avec la direction de compression maximale. Pour des contraintes latérales élevées, les fissures locales ont tendance à se propager dans leur plan initial. Le réseau de fractures développé dans la diabase de Frederick, quelle que soit la contrainte latérale, est à peu près identique à celui qui se développe dans le granite de Westerly pour une contrainte latérale de 1500 bars.Au dessus de 1500 bars de contrainte latérale, la charge de rupture des deux roches est régie par la formation d'une faille, alors qu'en dessous de 1500 bars une faille ne se forme dans le granite que dans la région qui suit la rupture, au delà du maximum de la courbe effort-déformation.Des expériences préliminaires suggèrent que le fluage du granite de Westerly soumis à des contraintes constantes élevées produit un réseau de fracture identique à celui obtenu dans la région qui suit la rupture dans des essais de déformation continue. En outre, en compression uniaxiale, le fluage se termine par une fracture macroscopique près de l'intersection de la courbe de déformation à charge constante avec la partie décroissante de la courbe complète effort-déformation d'une éprouvette chargée de façon quasi-statique.Une comparaison de tous les réseaux de fracture obtenus suggère que les mécanismes de fracture dépendent de la contrainte latérale, de la composition minéralogique et de la taille des grains de la roche éprouvée. Il est donc peu probable que la rupture des roches en compression puisse être en général décrite par un seul critère.

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5.
The friction and deformation behaviour of rock joints   总被引：2，自引：3，他引：2  
SummaryThe Friction and Deformation Behaviour of Rock Joints The present investigation deals with the influence of joint roughness and material strength on the friction and deformation behaviour of rough indented joints. Besides the analytical determination of the joint roughness by the dilatation behaviour of the joint, friction tests on models with natural joint morphology and rock samples have been conducted.A material law is developed, describing the friction resistance and the dilatation behaviour at large deformations in their dependence on normal stress and material strength.
ZusammenfassungDas Reibungs- und Verformungsverhalten von Klüften Die vorliegende Untersuchung war dem Einfluß der Kluftflächenunebenheit und der Materialfestigkeit auf das Reibungs- und Verformungsverhalten rauher, verzahnter Kluftflächen gewidmet.Neben der analytischen Bestimmung der Kluftflächenunebenheit anhand des Dilatationsverhaltens der Kluftfuge wurden Reibungsversuche an Modellkörpern mit natürlicher Kluftmorphologie und an Gesteinen durchgeführt. Es wird ein Stoffgesetz entwickelt, mit welchem der Reibungswiderstand und das Dilatationsverhalten in Abhängigkeit von der Normalspannung und der Materialfestigkeit bei längeren Gleitwegen beschrieben werden kann.
RésuméLe comportement des fissures au frottement et aux déformations La présente étude traite de l'influence de la rugosité d'une diaclase et de la résistance de la roche sur le comportement au frottement et aux déformations d'une fissure âpre et endentée. La rugosité de la fissure a été déterminée d'après la dilatation maximale. Des éssais de frottement ont été exécutés à l'aide de modèles ayant une surface de fissure naturelle et à l'aide d'échantillons de roche. Une loi a été développée qui décrit la resistancé au frottement et le comportement à la dilatation de la fissure pour de grandes déformations en fonction de la contrainte normale et de la résistance des matériaux.
List of Symbols h dilatation - i deviation angle, dilatation angle - s shear deformation - residual friction angle - normal stress - F tensile strength - shear stress With 15 Figures  相似文献   

6.
Summary Seismoacoustic Activity in a Coal Seam in Relevance to Destressing. Analysis of the seismoacoustic data obtained in the coal seam Johann Präsident [482] of the mine Friedrich der Große of Ruhr area has been carried out with emphasis on the influence of destressing. The parameters studied are the source distribution pattern, seismic propagation velocity and particle velocity (energy released). Marked changes in these three parameters due to destressing are noticed. The results show that most of the sources of the seismoacoustic events lie within 40 m ahead of the working face with their distribution pattern revealing zones of stress concentration. Accumulation and relief of excessive stress have affected the seismic propagation velocity by +5% and –10% respectively. Particle velocity is also significantly reduced due to destressing.
Zusammenfassung Seismoakustische Aktivität in einem Kohleflöz in Abhängigkeit von Entspannungsmanahmen. Die seismoakustische Aktivität im Flöz Johann Präsident, Streb 482, auf der Zeche Friedrich der Große (Ruhr-Gebiet) wird unter Berücksichtigung der Einflüsse der Entspannungsmaßnahmen analysiert. Die Verteilung der Herde der seismoakustischen Ereignisse, die seismiche Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Schwinggeschwindigkeit bzw. die freiwerdende Energie werden untersucht. Die Entspannungsmaßnahmen haben einen deutlichen Einfluß auf diese drei Parameter. Die Ergebnisse zeigen, daß die meisten seismoakustischen Herde innerhalb von 40 m vor der Strebfront liegen, und ihre Muster der Verteilung Hinweise auf Zonen hoher Druckkonzentration angeben. Es wird eine Schwankung der seismischen Ausbreitungsgeschwindigkeit bis zu +5% bei erhöhtem Druck und –10% während der Entspannungsmaßnahmen beobachtet. Auch die Schwinggeschwindigkeit wird durch die Entspannungsmaßnahmen stark reduziert.
Résumé L'activité sismoacoustique dans une couche de charbon en dépendance des opérations de détente. L'activité sismoacoustique dans la couche Johann Präsident, 482 de la houillère Friedrich der Große (Ruhr-Région) est analysé en considération de l'influence des opérations de détente. La répartition des foyers d'événement sismoacoustique, la vitesse des ondes sismiques et la vitesse du mouvement de particule, c'est-à-dire l'énergie libérée, sont vérifiés. Les opérations de détente ont une influence nette sur ces trois paramètres. Les resultats montrent, que la plupart des foyers d'événement sismoacoustique sont déterminés dans les 40 mètres avant la taille en activité et que leurs structures de répartition permettent des conclusions quant à la concentration de la pression élévée. La variation de la vitesse des ondes sismiques est jusqu'à +5% pendant pression élévée et –10% au cours des opérations de détente. La vitesse du mouvement de particule est aussi très reduite.

On leave of absence from the National Geophysical Research Institute, Hyderabad, India.

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7.
ZusammenfassungDie Spannungsverteilung in der Probe mit vorgegebener Gleitfläche beim direkten Scherversuch Die Ermittlung der Reibung an den Kluftflächen gehört heute zum Standardprogramm felsmechanischer Untersuchungen. Der Reibungswinkel wird hierbei aus den Spannungen, welche sich aus den äußeren Lasten und der nominalen Trennflächengröße errechnen, ermittelt. Inwieweit die Annahme solcher Spannungswerte berechtigt ist, wird anhand von photoelastischen Versuchen und Berechnungen mit Finiten Elementen für den zweidimensionalen Fall überprüft. Der Einfluß der Prüfkörperform und der Eintragung der äußeren Lasten wird hierbei besonders berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, daß flache Prüfkörperformen eine homogene Spannungsverteilung in der vorgegebenen Trennfläche begünstigen und den Verhältnissen in situ am besten entsprechen.
SummaryStress Distribution in a Sample With a Given Shear Surface in Direct Shear Test Determination of friction on joint surface has become a part of every standard rock mechanics investigation program. The friction angle is determined from stresses which are calculated from external loads and the nominal contact area. The validity of this method of calculating stresses is investigated with the help of photoelastic tests and finite element calculations for the two-dimensional case. The influence of the shape of the sample and of the transmission of the external loads to the sample is particularly investigated. The test results show that flat sample shapes produce a more homogeneous stress distribution on the joint surface and best represent the in-situ conditions.
RésuméLa distribution des contraintes dans un échantillon de l'essai au cisaillement direct avec une diaclase de cisaillement donnée Aujourd'hui la détermination du frottement des surfaces de fissuration fait parti du programme standard des études de mécaniques des roches.Dans l'essai au cisaillement direct l'angle de frottement est calculé à partir des charges extérieures et des contraintes qui déterminent la grandeur normale de la surface de séparation. Jusqu'à quel point l'hypothèse pour ces valeurs des contraintes est justifiée, sera vérifié à l'aide d'essais photoélastiques, de calcul avec les éléments finis à deux dimensions. L'influence de la forme de l'échantillon, de l'application des charges extérieures est considerée ici en particulier. Les résultats montrent que les formes plates des échantillons favorisent une distribution homogène des contraintes dans la surface de séparation prévue et correspondent au mieux aux conditions in situ.

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8.
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.
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.
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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9.
SummaryNumerical Analyses of Deformability Tests in Jointed Rock — Joint Perturbation and No Tension Finite Element Solutions Sound design of structures in or upon rock requires a thorough knowledge of the rock mass deformability. Field test data interpretation has generally relied upon analytical or Finite Element linear elastic solutions. However, when testing in jointed rock, these can no longer be readily used since the medium cannot resist the tension induced upon loading. Accordingly, other solutions are required. If the discontinuities of the rock mass can all be mapped and their surface properties determined, the Finite Element model will use a Joint Perturbation solution where the joint elements have variable stiffnesses to account for movements along the fractures. If the discontinuities cannot be satisfactorily mapped, a global approach is provided by a No Tension analysis of the stress transfer type. The two techniques are compared in the case of bore hole jack deformability tests and found to agree remarkably well, indicating an appreciable difference from results of linear elasticity.
ZusammenfassungNumerische Analyse von Verformungsversuchen in geklüfteten Fels — Lösungen mittels Kluft-Perturbation und No Tension Analysis auf Grund der Methode der Finiten Elemente Der Entwurf von Bauwerken in oder auf Fels erfordert eine genaue Kenntnis des Formänderungsverhaltens der Felsmasse. Im allgemeinen basiert die Interpretation der Ergebnisse von Feldversuchen auf den Lösungen des zugehörigen Randwertproblems der linearen Elastostatik mittels klassischer analytischer Methoden oder der Methode der Finiten Elemente. Wenn die Versuche aber in geklüftetem Fels durchgeführt werden, müssen die theoretischen Methoden modifiziert werden, da das Medium keine Zugspannungen aufnehmen kann. Zwei Fälle können unterschieden werden. Erstens: die Kluftflächen der Felsmasse können geometrisch erfaßt und ihre Oberflächeneigenschaften können bestimmt werden; in diesem Falle kann die Finite-Elemente-Lösung eine Kluft-Perturbations-Methode verwenden, in welcher spezielle Kluft-Elemente verschiedener Steifigkeiten normal und tangential zu den Kluftflächen die Bewegungen entlang derselben bestimmen. Zweitens: die Diskontinuitäten der Felsmasse können nicht hinreichend beschrieben werden; für diesen Fall ist vorgekehrt durch die Finite-Element-Analyse vom Typ der Spannungsumlagerung unter Ausschaltung der Zugspannungen (No Tension Analysis), um das globale Verhalten der geklüfteten Felsmasse zu erfassen. Die Lösungen dieser beiden Methoden wurden für den Fall der Bohrloch-Verformungs-Tests verglichen; der Vergleich zeigt ausgezeichnete Übereinstimmung, im Gegensatz zu den Lösungen als lineares Elastizitätsproblem.
RésuméLa méthode des Eléments Finis appliquée aux résultats d'essais de vérins cylindriques dans les roches fissurées — solutions dites Joint Pertubé et Sans Traction La construction de structures sur ou dans des roches nécessite une connaissance approfendie de la déformabilité du massif rocheux. L'analyse des résultats d'essais en place se fait généralement à l'aide de solutions analytiques ou par Eléments Finis, qui supposent une élasticité linéaire du milieu. De fait, dans les roches fissurées, ces solutions sont inadéquates puisque le milieu ne peut résister aux sollicitations de traction. Il s'agit donc d'utiliser d'autres méthodes d'analyse. Lors qu'il est possible de déterminer la géométrie et les propriétés de toutes les discontinuités, l'on pourra utiliser une solution par Eléments Finis, dite Joint Perturbé dans laquelle la rigidité de surface du joint (ou fissure) peut varier lorsque des movements prennent place au niveau du joint. Si cela est impossible, il faudra utiliser une approche globale dite Sans Traction qui redistribue les contraintes de traction et les dissipe. On compare ces deux types de solutions dans le cas des essais de vérins cylindriques unidirectionnels. Leurs résultats sont identiques et ont nettement différents de ceux obtenus avec une solution élastique linéaire.

Research supported by the National Aeronautics and Space Administration — Contract NAS 8-21432.

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10.
Summary Determination of the Post-Failure Behavior of Brittle Rock Using a Servo-Controlled Testing Machine. The use of the servo-controlled testing machine to control fracture when a rock specimen is deformed beyond its peak strength is discussed. This region of deformation can not usually be examined because excess energy released by the loading system produces rapid disintegration of the specimen. In the test method described the energy release is controlled by a high frequency electronic servo-control system acting in combination with a hydraulic system of very short response time. The control causes the excess energy to be withdrawn before it can be released into the disintegrating specimen, by removing pressurized fluid from the hydraulic system.Theoretical considerations reveal that the condition for controlled fracture is determined by the ability of the hydraulic loading system to unload rapidly. This may be expressed in terms of a dynamic stiffness,K r , of the hydraulic system. For sufficiently small deformation rates and short servo-control response times the fracture process can be controlled, even though the unloading slope of the stress-strain curve of the rock specimen tends to become infinitely steep.The experimental technique is described in detail and some results obtained in studying the post-failure behavior of Tennessee Marble under uni-axial and bi-axial compression using the new system are presented.
Zusammenfassung Bestimmung des Verhaltens von sprödem Gestein nach dem Bruch mittels eines servogesteuerten Prüfgerätes. Es wird über ein neues Verfahren berichtet, den Bruch spröden Gesteins zu kontrollieren, nachdem seine maximale Bruchlast überschritten ist. Dieser Bereich ist im allgemeinen der Untersuchung nicht zugänglich, da bei der Verwendung herkömmlicher Belastungs-Maschinen vom Belastungs-System ein Überschuß an Energie frei wird, der für eine explosionsartige Zerstörung des Gesteins verantwortlich ist. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das Freiwerden der im System gespeicherten Energie durch ein hochfrequentes, elektronisch geregeltes Servo-System in Verbindung mit einer Hydraulik mit kurzer Verzögerungszeit kontrolliert. Es wird dabei der Gesteinsprobe zu jedem Zeitpunkt nur so viel Energie zugeführt wie zur Aufrechterhaltung für den stabilen Bruch notwendig ist.Die theoretische Betrachtung des Systems zeigt, daß die Bedingung für den stabilen Bruch entlang der Post-Failure-Charakteristik durch die Fähigkeit des Belastungs-Systems bestimmt wird, rasch zu entladen. Der Begriff einer dynamischen Steife wird definiert. Für genügend kleine Verformungsgeschwindigkeiten und kurze Verzögerungszeiten des Servo-Systems kann der Bruch auch dann kontrolliert werden, wenn die Neigung der Post-Failure-Kurve sich sehr großen Werten (– ) nähert.Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung werden beschrieben und es werden einige Post-Failure-Kurven für Tennessee Kalkstein unter einachsiger und zweiachsiger Druckbeanspruchung wiedergegeben, wobei das neue Verfahren verwendet wurde.
Résumé Détermination du comportement après la rupture des roches fragiles au moyen d'une machine d'essai asservie. On présente un nouveau système pour contrôler la rupture des roches fragiles lorsque leur limite de rupture est dépassée. En général, il n'est pas possible d'étudier le comportement des roches dans ce domaine. L'emploi d'une machine d'essai traditionnelle libère inévitablement lorsque la limite de rupture est dépassée, un excès d'énergie qui provoque une violente désintégration de la roche. L'appareil, décrit dans cet article, contrôle la libération de l'énergie accumulée dans le système à l'aide d'un servosystème électronique à haute fréquence règlant un mécanisme hydraulique à temps de réponse très court. De cette facon, il est possible de limiter l'énergie transmise à la roche à la quantité nécessaire pour développer une rupture stable.L'analyse théorique du système révèle que la possibilité d'obtention d'une rupture stable, la limite de rupture ayant été dépassée, est déterminée par la rapidité avec laquelle le système hydraulique peut se décharger. Le concept de rigidité dynamique est défini. Si les vitesses de déformation sont petites et si les temps de réponse du servosystème sont courts, il est possible de contrôler la rupture, même lorsque la pente du diagramme effort-déformation tend à devenir infiniment raide, la limite de rupture étant dépassée.Le dispositif expérimental et l'exécution d'un essai sont décrits. Quelques diagrammes complets (y compris la partie descendante) d'un marbre du Tennessee pour les cas de compression simple et de compression double utilisant ce nouveau système sont présentés.

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11.
Reichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Fließschneelawinen   总被引：1，自引：0，他引：1  
ZusammenfassungReichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Flieschneelawinen Die Massenströme großer Bergstürze und Lawinen lassen sich näherungsweise berechnen und abschnittsweise vom Anbruch bis zur Ablagerung nachvollziehen. Die Theorie muß aufgrund der Naturbeobachtung dieser Vorgänge entfaltet werden. Da Bergstürze relativ seltene und schwer zu beobachtende Naturereignisse darstellen, ist es notwendig, Erfahrungen an ähnlichen Massenströmen zu sammeln, wie z. B. an den zahlreichen Fließschneelawinen.Nach Darlegung der Grundlagen an den Modellen Reibungsblock und turbulenter Trümmerstrom werden einige Ergebnisse nachgerechneter Beispiele dargestellt. Ein Ziel dieser Berechnungen war es, die Größenordnungen der Gleitreibungs-und Turbulenzkoeffizienten abzuschätzen, die diese Vorgänge bestimmen. Mangels genauerer Meßdaten wurden dazu die beiden Koeffizienten und die Fließhöhe als Konstanten angesetzt. Dann läßt sich die Größe ihrer Mittelwerte aus dem Bahnverlauf, der Fließdauer (oder der Fließgeschwindigkeit an einem Ort) und aus der Reichweite bestimmen.Es zeigt sich, daß bei großen Massenströmen der Mittelwert des Gleitreibungskoeffizienten wesentlich niedrigere Werte annimmt, als unsere an der Statik orientierte Erfahrung erwarten läßt. Große Gleitmassen kommen dadurch in kurzer Zeit auf hohe Geschwindigkeiten. Man darf deshalb nicht warten bis die Beschleunigung einsetzt, wenn sich das Abgleiten großer Massen durch anhaltendes Kriechen ankündigt und wenn sich kein naheliegender Gleichgewichtszustand nachweisen läßt, dem die Massen zustreben.
SummaryThe Reach and Velocity of Catastrophic Landslides and Flowing Snow Avalanches The debris (Sturzstrom) of catastrophic land-slides and avalanches can be approximately calculated and their stages reconstructed from their outbreaks until their depositions. The theory must be developed on grounds of an observation of these phenomena in nature. As mountain slides are relatively rare natural events and not easily observed, it is necessary to accumulate experiences with similar massstreams, e. g. with the numerous flowing-snow-avalanches.After a representation of the fundamentals, exemplifying the models of a frictional block and a turbulent stream of fragments, some results follow from the calculated examples. One aim of the calculations was to estimate the proportions of the frictional and turbulence coefficients determinating these phenomena. Owing to the lack of exact data of measurement both these coefficients and the height of flow were used as constants. Thus the dimension of their average values can be determined from the shape of course, the flowing time (or local flowing velocity) and the range of action.The results show that in the case of big Sturzstrom the average value of the coefficient of friction grows considerably smaller than is to be expected in the face of our static orientated experiences. As a consequence, big moving masses reach a high velocity within a short time. It is not advisable, therefore, to wait until the acceleration begins, if the sliding down of bigger masses evidences itself by continuous and if it is impossible to prove an imminent stage of equilibrium which the masses are nearing.
RésuméEtendue et vitesse des éboulements d'ampleur catastrophiques et des avalanches en haute montagne Les masses de débris emportés et déposes par les éboulements et avalanches d'ampleur catastrophique en haute montagne peuvent être calculés approximativement, et leur cours peut être suivi depuis leur point de départ jusqu'au lieu de dépôt définitif. La théorie à ce sujet doit être établie sur la base d'observations concrètes de la marche de ces phénomènes dans la nature. Du fait que les éboulements sont des phénomènes relativement rares et difficiles à observer, il importe que soient recueillis des faits d'expérience au sujet d'analogues éboulements de débris, par exemple dans les avalanches, qui sont, elles, beaucoup plus fréquentes.Après exposition des principes, établis sur la base des modèles hypothétiques Bloc de friction et Eboulement de débris en turbulence, sont ensuite présentés quelques résultats de calculs effectués sur la base de ces divers exemples. L'un des objectifs de ces calculs était de déterminer les ordres de grandeur des coefficients de friction et de turbulence de ces phénomènes. Etant donné le manque de mesures précises, ces deux coefficients, ainsi que l'épaisseur de la masse en éboulement, ont été utilisés comme constantes. Il est alors possible de déterminer la grandeur de leur moyenne, d'après le tracé de leur cours, la durée (ou la vitesse de la chute en un point donné), ainsi que d'après leur étendue.Il apparaît alors que, dans le cas de grosses masses de débris, la valeur moyenne du coefficient de friction est nettement moindre que ne le faisait attendre l'expérience jusqu'à présent basée sur les données de la statique. Il s'ensuit que de grosses masses d'éboulis ont tôt fait d'atteindre des vitesses étonnamment élevées. Il ne faut donc pas attendre que commence cette accélération lorsque l'éboulement de grosses masses s'annonce par un mouvement lent et continu et qu'on ne décèle dans le voisinage aucun état d'équilibre vers lequel s'avanceraient les masses.

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12.
ZusammenfassungKräfteumlagerungen in der Zwischenwand eines Doppelröhrentunnels im Zuge eines Synchronvortriebes Verkehrstechnische, sicherheitstechnische und kalkulatorische Gründe führen dazu, daß im Verkehrstunnelbau, Doppel- und Mehrfachtunnel zunehmend häufiger gebaut werden als Einzelröhren. Die Gebirgswand zwischen eng nebeneinanderliegenden Röhren ist ein besonders kritischer Punkt im statischen Tragsystem Gebirge und Hohlraumauskleidung, nicht zuletzt wegen der mangelnden Kenntnis von Spannungs- und Deformationsvorgängen während des Vortriebes.Die in Frankfurt/Main durchgeführten in situ-Messungen zeigten, daß die Spannungen im zweidimensionalen Belastungsfall wesentlich kleiner sind als im dreidimensionalen und daß der erste Abbau der Spannungsspitzen vom dreidimensionalen Traggewölbe erst 2,5 bis 3 Tunneldurchmesser hinter der Ortsbrust begann. Die durch das Hereinwandern der Ortsbrust verursachte Druckzunahme in der Mittelwand und den Ulmen wurde erst im Rahmen eines allgemeinen allmählichen Spannungsabbaues (Schwinden und Kriechen der Spritzbetonschale bei gleichzeitiger Umlagerung der Gebirgstragringe) teilweise reduziert.
SummaryStress Redistribution in the Middle Wall between Tubes of a Twin-Tunnel during Synchronous Excavation Twin or more tube tunnels are becoming more and more common than single tube tunnels in transport-tunnel systems due to reasons connected with the safety, transportation and economy of construction. The rock mass between the two closely lying tunnels is a critical zone in the static system rock mass and the tunnel lining particularly because of the lack of knowledge regarding the stress and deformation processes during excavation.The in-situ measurements carried out at Frankfurt/Main show that stresses in case of a two dimensional loading are substantially smaller than those in case of three dimensional. Further, the reduction in measured peak stresses of the three dimensional supporting arch around the excavation face first began 2,5 to 3 tunnel diameters behind it. The pressure which increased in the middle wall and on the side walls due to the inward movement of the excavation face decreased partly with the slow overall reduction in stresses (shrinkage and creep of shotcrete lining) and simultaneous redistribution of the stress field around the excavation.
RésuméRedistribution des contraintes dans le massif entre les deux tubes d'un tunnel pendant un avancement synchrone Pour des raisons de circulation, de sécurité et de coûts, on préfère de plus en plus souvent les tunnels à deux ou plusieurs tubes aux tunnels unitubes dans le cas des tubes destinés au trafic. Le massif subsistant entre deux de ces tubes est un point particulièrement délicat du système portant composé par l'ensemble massif en place-structure artificielle, et cela en particulier de fait du manque de connaissances au sujet de l'évolution des déformations et des contraintes ou cours de l'avancement.Des mesures in-situ (à Frankfurt/Main) ont montré que les contraintes dans le cas de charge bidimensional sont nettement plus faibles que dans le cas tridimensional et que la réduction des efforts maximums n'intervenait que 2,5 à 3 diametres derrière la tête de l'avancement. Les augmentations des contraintes en poussée dans le massif central et dans les flancs des tubes ne diminuent que dans le cadre d'une diminution globale des contraintes (retrait et plastification de l'anneau de béton accompagnant la redistribution des contraintes dans le massif environnal).

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13.
Multiple Failure State and Strain Controlled Triaxial tests   总被引：1，自引：0，他引：1  
SummaryMultiple Failure State and Strain Controlled Triaxial Tests In this paper new methods are reported for the determination of the triaxial compressive strength of rocks. The Multiple Failure State Test with several single failure states in the same specimen, represents an extension of the classical testing procedure. The Strain Controlled Test is based, however, on a new concept and permits the determination of the failure envelope for a single test specimen. This type of test yields in addition useful information concerning the influence of changing lateral pressures and the influence of plastic deformations on the ultimate strength. A large number of tests with the different experimental methods and on several types of rock show good agreement in the results for the peak strength of intact rock as well as for the residual strength in the broken condition.
ZusammenfassungTriaxialversuche mit mehrfachen Bruchzuständen und Versuche mit gesteuerter Dehnung Es wird über eine neue Methode zur Ermittlung der triaxialen Druckfestigkeit der Gesteine berichtet. Die Versuche mit mehrfachen Bruchzuständen am gleichen Prüfkörper stellen eine Erweiterung der klassischen Versuchstechnik dar. Die Dehnungsgesteuerten Triaxialversuche gehen jedoch von einem neuen Konzept aus und erlauben die Bestimmung der Mohrschen Umhüllenden am gleichen Prüfkörper. Diese Versuche vermitteln außerdem wertvolle Hinweise über den Einfluß veränderlicher Seitendrücke bzw. über den Einfluß der plastischen Deformationen im Bruchprozeß. Eine größere Anzahl von Versuchen mit den verschiedenen Methoden an mehreren Gesteinsarten zeigen übereinstimmende Resultate für die Höchstfestigkeit des intakten Gesteines als auch für die Restfestigkeit im gebrochenen Zustand.
RésuméEssais triaxiaux avec états de rupture multiples et essais avec déformation imposée Cet article décrit de nouvelles méthodes pour la détermination de la résistance des roches à la compression triaxiale. Les essais avec plusieurs états de rupture pour une même épouvette représentent une extension de la technique expérimentale classique. Les essais triaxiaux avec déformation imposée, par contre, sont d'une autre nature et permettent la détermination de l'enveloppe de Mohr avec une même éprouvette. De plus, les essais nous fournissent de précieuses indications sur l'influence de pressions latérales variables, resp. sur l'influence des déformations plastiques lors du processus de rupture. Le grand nombre d'essais effectués selon les différentes méthodes sur plusieurs types de roches montrent que les résultats concordent aussi bien pour la résistance maximale de la roche intacte que pour la résistance résiduelle de la roche fracturée.

Study supported by the Swiss National Foundation for Scientific Research.

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14.
Optimizing the control of rock failure in servo-controlled laboratory tests   总被引：5，自引：0，他引：5  
SummaryOptimizing the Control of Rock Failure in Servo-Controlled Laboratory Tests Recent studies of rock failure have been made with a closed loop servo-controlled testing machine. Feedback from the failing specimen is electronically compared with a pre-determined program and the hydraulic system is continuously and automatically adjusted to ensure that feedback and program are coincident. It is suggested that optimum control of rock failure in any laboratory test is achieved when the closed loop feedback represents the most sensitive indicator of failure. Any required experimental output can then be independently monitored. This method was applied to a variety of rock specimens loaded in uniaxial compression using lateral displacement as feedback. It was possible to control the failure of some rocks which had failed explosively in previous tests where the axial displacement had been programmed to increase monotonically.
ZusammenfassungOptimale Aufzeichnung des Bruchablaufes von Gestein in servo-gesteuerten Laborversuchen Studien zum Bruch von Gesteinsproben wurden kürzlich mit einem elektronisch geregelten Belastungssystem vorgenommen. Bei diesem System werden Meßdaten der über die maximale Bruchverformung hinaus deformierten Probe mit einem vorgegebenen Verformungs-Programm elektronisch verglichen und das hydraulische Belastungs-System wird dementsprechend kontinuierlich geregelt.Ein optimaler Ablauf des Bruchvorganges wird gewährleistet, wenn das Regelsystem durch möglichst feinstufige Meßdaten der Bruchverformung gesteuert wird. Jede gewünschte zusätzliche physikalische Größe kann dann unabhängig davon gemessen werden.Die Meßmethode wurde bei einachsigen Belastungsversuchen von verschiedenen Gesteinsproben angewendet, wobei zur Steuerung des Regelsystems die gemessene Verformung normal zur Belastungsrichtung gewählt wurde. Dabei war es möglich, auch den Bruch solcher Gesteinsproben zu beherrschen, welche bei früheren Versuchen, bei denen der Vorgang aufgrund der Verformung in Belastungsrichtung mit stetigem Verlauf programmiert wurde, explosionsartig geborsten waren.
RésuméPour un meilleur contrôle de la rupture des roches dans les essais de laboratoire sur machines asservies Des études récentes sur la rupture des roches ont fait usage de machines d'essai asservies.La réponse de l'éprouvette en cours de rupture est comparée électroniquement à un programme fixé à l'avance, et le système hydraulique est ajusté continuellement et automatiquement pour faire coïncider la réponse avec le programme.On suggère que le meilleur contrôle sera obtenu, quel que soit l'essai, si le signal utilisé représente l'indicateur le plus sensible de la progression de la rupture. Toute autre grandeur physique qui est jugée nécessaire peut alors être enregistrée indépendamment.Cette méthode a été appliquée à la compression monoaxiale de diverses roches, en employant comme signal la déformation transversale. On a pu ainsi régulariser la rupture de certaines roches, qui était explosive dans des essais antérieurs où la déformation axiale augmentait suivant un programme monotone.(Dans cet article, la rupture est un processus, comportant notamment la naissance et le développement de fissures, qui ne peut être observé, avec les machines d'essai classiques, à cause de l'explosion due à une libération brutale de l'énergie de déformation emmaganisée dans la presse. Le contrôle de la rupture, au sens anglais, correspond à une régularisation de ce processus. Note de la Rédaction.)

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15.
Zusammenfassung Aufgaben der Felsmechanik bei neuzeitlichen Tunnelrekonstruktionen. Für die neuzeitliche Tunnelbauweise müssen neue Erkundungsmethoden mit erweitertem Umfang felsmechanischer Prüfungen angewandt werden. Diese Forderung soll ebenso bei Rekonstruktionen erfüllt werden. Außer den mechanischen Eigenschaften werden auch die innere Spannung im Felsmassiv und in der Ausmauerung, die Mächtigkeit der gelockerten Zone sowie die Injektions- und Verankerungsmöglichkeit bestimmt.
Summary The Function of Rock Mechanics in Modern Tunnelling. For modern methods of tunnel driving it is necessary to apply new procedures of geological investigations including large-scale rock mechanics tests. This view holds equally for reconstruction projects. In addition to the mechanical properties of the rock masses it is necessary to determine the intrinsic stresses in the rock and in the tunnel lining, the thickness of the inelastic (relaxed) zone around the tunnel, as well as the possibility of grouting and anchoring.
Résumé Application de la mécanique des roches aux méthodes modernes de construction et de reconstruction des tunnels. Dans la technique moderne des tunnels il est nécessaire d'appliquer de nouvelles méthodes de reconnaissance comportant davantage d'essais de mécanique des roches. La même exigence est valable pour la reconstruction des tunnels. Outre les propriétés mécaniques du massif rocheux, on déterminera aussi les contraintes dans le rocher et dans le revêtement, l'épaisseur de la zone décomprimée et même les possibilités d'injection et de boulonnage.

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

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16.
ZusammenfassungZum Einfluß einiger Gefügeparameter auf die Würfeldruckfestigkeit der Granite Die Möglichkeit, die physikalischen Eigenschaften des Festkörpers durch einige Gefügeparameter zu erfassen, wird in der vorliegenden Arbeit erörtert.Anhand der Bestimmung der Druckfestigkeitswerte der Granitproben und der Oberflächen-und Volumendichte zwischen deren Mineralen wird gezeigt, daß die Druckfestigkeit des Gesteins mit steigender Oberflächendichte der Minerale zunimmt und daß die Volumendichte der einzelnen Minerale für die Druckfestigkeit keine Bedeutung hat.Die Ergebnisse können ferner die Bedeutung einiger metrischer und stereologischer Methoden für quantitative Erfassung von physikalischen Eigenschaften, von Gesteinsgefügen und vom modalen Mineralbestand zeigen.
SummaryInfluence of Some Structural Parameters on the Compressive Strength of Granite The present paper discusses and illustrates the possibility of characterizing strength properties of rock by structural parameters.Tests including the determination of the compressive strength of granites and the surface and volume densities of their minerals indicated that the compressive strength increases with increasing surface density of the minerals, whereas no significant influence of the volume density of the individual minerals was found.
RésuméL'influence de quelques paramètres structuraux sur la résistance à la compression de granite Dans cet article l'auteur montre les relations entre les propriétés physiques des corps solides et certains paramètres de texture.Par l'étude de la resistance à la compression des granites et de la densité superficielle et volumétrique des minéraux on montre que la résistance à la compression des roches croît avec l'augmentation de la densité superficielle des minéraux, alors que la densité volumétrique des minéraux individuels, à cet égard, n'est pas significative.Par conséquent ces résultats démontrent l'importance que peuvent avoir les méthodes métriques et stéréologiques pour décrire d'une manière quantitative les propriétés physiques, les propriétés de textures et d'analyse modale des roches.

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

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17.
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.
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.
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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18.
The chemical composition of all Western Rift valley lakes is controlled by emanations of saline and metalliferous hydrothermal solutions. Center of present day activity is Lake Kivu. Sediments of the last 15,000 years carry the distinct chemical fingerprint of hydrothermal springs in the form of stratiform ore deposits. The geological record reveals periods of volcanic and hydrothermal activity and quiescence which coincide with the African climatic sequence of pluvials and interpluvials. It is concluded that the hydrothermal solutions are meteoric waters which on passage through the volcanic wall rock have derived their metal and salt load. Presence of volcanic CO2 has enforced the leaching process.
Zusammenfassung Die chemische Zusammensetzung der großen Seen im Bereich des Western Rift ist maßgeblich durch Einschüttungen salziger und metallhaltiger hydrothermaler Lösungen bestimmt. Zentrum heutiger hydrothermaler Tätigkeit ist der Kivusee. Sedimente der letzten 15 000 Jahre weisen einen deutlichen hydrothermalen Fingerabdruck in der Form schichtgebundener Erzlagen auf. Die Sedimentabfolge zeigt einen mehrfachen Wechsel von Perioden vulkanisch-hydrothermaler Tätigkeit und Stille. Diese stimmen zeitlich überein mit Pluvial- bzw. Interpluvialzeiten. Wir vermuten, daß die hydrothermalen Lösungen ehemalige Regenwässer sind, die beim Durchfluß durch das vulkanische Nebengestein Salze und Metalle aufgenommen haben. Die Anwesenheit von vulkanischem CO2 hat die Auslaugungsprozesse verstärkt.
Résumé La composition chimique des lacs de la vallée du «Western Rift» est contrôlée par des émanations de solutions hydrothermales salines et métallifères. Le centre de l'activité actuelle est le lac Kivu. Dans les sédiments des derniers 15000 ans ces émanations hydrothermales ont formé des enrichissements minéralisés stratiformes. Les annales géologiques indiquent des périodes d'activité et de quiétude volcaniques et hydrothermales qui coïncident avec la séquence climatique africaine d'époques pluviales et interpluviales. On conclût que les solutions hydrothermales sont des eaux météoriques qui ont dérivé leur charge de métal et de sel en traversant les roches volcaniques encaissantes. La présence du CO2 volcanique a facilité cet enrichissement.
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19.
ZusammenfassungTektonisch beeinflußte Hangdeformationen in Braunkohlenbecken Bei der systematischen Dokumentation mehrerer tertiärer Braunkohlenbecken in NW-Böhmen wurden bedeutende fossile Deformationen festgestellt. Diese Beobachtungen wurden ergänzt durch Vergleichsstudien im Braunkohlenrevier Marica-Iztok (Bulgarien) und in verschiedenen deutschen Becken.Oft war die horizontale Bewegung (meist Kriechen) von hangenden Partien der Beckensedimente nachzuweisen. Diese Verformungen bestätigen die Existenz von horizontalen Spannungen (Druck und Zug). Die Kräfte, die einen solchen Spannungszustand hervorrufen, können verschiedener Herkunft sein. In der Regel sind wohl immer mehrere Ursachen beteiligt, deren Anteil sich jedoch nicht eindeutig feststellen läßt. Besonders gilt das für das Verhältnis der echt tektonischen Kräfte und der Schwerkraft.Bei einer Gliederung der Bewegungen nach den verursachenden Kräften zeigt sich, daß ein großer Teil der Verformungen als Hangbewegungen gedeutet werden muß. Die Kohle verhält sich bei diesen Bewegungen kompetent. Innerhalb der tonigen Gesteine übernimmt und speichert sie die horizontalen Beanspruchungen der Serie.Abschließend wird auf die praktischen Konsequenzen hingewiesen.
SummarySlope Deformations in Brown Coal Basins under the Influence of Tectonics During a systematical underground sketching of several Tertiary brown coal basins in NW Bohemia, conspicuous fossil deformations were ascertained. This observation was completed by comparative studies in brown coal districts of Marica-Iztok in Bulgaria and in various basins in Germany.It has been proved that the greater part of the described deformations developed in consequence of creep movements. Very often, conspicuous tangential movements of the upper parts of the sediments of the basin were ascertained. These deformations testify the existence of horizontal stresses (pressures and tensions). The forces, calling forth such state of stress, can be of different origin. In conditions of Tertiary brown coal basins, coal behaves as a competent layer. It takes over and concentrates in the clayey rocks horizontal stresses of the whole series. For the most part, the changes of form can be designated directly as slope deformations.These deformations exert many negative consequences on the practice. The mining organisation and technology as well as the accuracy of estimation of reserves of raw material are unfavourably influenced. In the areas distinguished by the presence of abnormal horizontal stresses, the stability of pit-faces is extraordinarily problematic.
RésuméDéformations de talus dans les bassins de lignite influencées par les effets tectoniques À l'occasion d'une étude systématique de nombreux bassins de lignite tertiaires situés au Nord-Ouest de la Bohême, on a découvert des déformations fossiles considérables. Ces observations ont été complétées par des études comparatives dans le bassin Marica-Iztok en Bulgarie et dans plusieurs bassins d'Allemagne.Il a été prouvé, que la part prédominante de déformations décrites est imputable au fluage. Très souvent, on peut constater des mouvements tangentiels des parties supérieures des sédiments du bassin, manifestant l'existence de tensions horizontales (pressions et tractions). Le champs de contraintes peut être provoqué par des forces bien différentes. On peut considérer la plupart des déformations comme les mouvements des talus.Dans les conditions des bassins de lignite tertiaire, le lignite agit comme une couche compétente. C'est lui qui supporte et concentre, au dedans des roches argileuses, les tensions horizontales de toute la série.Il y a beaucoup de conséquences négatives pour la pratique résultant de ces déformations. Ce sont surtout l'organisation et la technique d'abattage ainsi que l'exactitude du calcul des réserves de gisement qui sont défavorablement influencées. Cependant, la question la plus problématique est la stabilité des talus dans les bassins caractérisés par une tension horizontale anormale.

Vortrag, gehalten beim XVIII. Geomechanik-Kolloquium im Oktober 1968 in Salzburg.

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20.
The IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks presents recommendation for the classification and nomenclature of volcanic rocks, lamprophyres, carbonatites and melilitic rocks. It is recommended to classify volcanic rocks according to mineral contents and by using the QAPF double triangle, provided that the modal mineral composition can be determined or estimated with sufficient approximation. Further recommendations refer to pheno-types, glass-bearing and glassy rocks, paleo-volcanic rocks and the definitions of several rock terms.
Zusammenfassung Die IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks legt Empfehlungen vor für Klassifikation und Nomenklatur der Vulkanite, Lamprophyre, Karbonatite und Melilith-Gesteine. Vulkanite sollen — unter Verwendung des QAPF Doppeldreiecks — nach dem modalen Mineralbestand klassifiziert werden, sofern sich dieser genau genug bestimmen oder abschätzen läßt; andernfalls muß die chemische Zusammensetzung herangezogen werden. Weitere Empfehlungen beziehen sich auf Phäno-Typen, glasführende und glasige Gesteine, die sog. paläo-vulkanischen Gesteine sowie auf Definitionen einiger Gesteinsnamen.
Résumé La IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks présente des recommandations pour la classification et nomenclature des roches volcaniques, lamprophyres, carbonatites et roches mélilitiques. Il est recommandé de classifier les roches volcaniques selon leur composition minéralogique et en utilisant le double triangle QAPF, pourvu que la composition modale puisse être déterminée avec une approximation suffisante; sinon, la composition chimique doit être prise en considération. Des recommandations supplémentaires concernent les « phéno-types », les roches vitreuses, les roches dites « paléo-volcaniques » et la définition de certains termes.
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