The SPE has split the former "Management & Information" technical discipline into two new technical discplines:
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Collaborating Authors
Saxony
Thermo-Hydro-Mechanical-Chemical Processes in Fractured Rock
Kolditz, O. (Helmholtz-Centre for Environmental Research) | Görke, U.-J. (Technische Universität Dresden) | Shao, H. B. (Helmholtz-Centre for Environmental Research) | Wang, W. (Helmholtz-Centre for Environmental Research) | Shao, H. (Helmholtz-Centre for Environmental Research) | Hudson, J. A. (Helmholtz-Centre for Environmental Research) | Feng, Xia-Ting (Imperial College)
Abstract Thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) processes in fractured rocks are important to understand for many geotechnical applications such as radioactive waste deposition, geothermal reservoir engineering, and CO2 storage. In this short paper we provide a brief literature discussion of classic and new books and topical issues about THMC processes in geologic media. State of the Art More than 20 years passed by since one of the first publications dealing with coupled processes in fractured rocks appeared (Noorishad et al. 1992). Since then a vast of work was spent to this topic in both experimental and modeling efforts. The first comprehensive book "CoupledThermo-Hydro-Mechanical-Chemical Processes in Geo-Systems" by Stephansson et al. (2004)was published beginning of the new millennium by the pioneers in this discipline (Figure right). THMC research is very much related to the DECOVALEX initiative which has been launched in 1992 and is now in its 6th phase. DECOVALEX is dedicated to improve modeling concepts in order to expand our knowledge about thermo-hydro mechanical- chemical coupled processes in subsurface systems. Results of this joint effort have been continuously published in the International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and SKI reports (Jing et al. 1995) and Environmental Geology (Tsang et al. 2009) in review. BTW: This publication made me (i.e. the corresponding author) thinking to become an editor of Environmental Geology – I am serving now since five years. Searching the Web-of-Knowledge provides 43 ISI publications on DECOVALEX (accessed on 21.03.2013) showing the deep scientific impact of this community project so far. All models are useless if they are not related to experimental work and data. Experiments dealing with THMC processes are still very challenging. As an example Feng et al. (2004, 2009) conducted experiments to characterize fracturing and damage processes due to chemical corrosion. Understanding of those chemo-mechanical processes is very important for long-term deposition of nuclear waste. THMC processes are relevant to several geological systems such as crystalline, clay and salt rocks (Wallner et al. 2007).
application, climate change, computer & geoscience, Decovalex, deposition, environmental geology, environmental research, fractured rock, geotechnical application, helmholtz-centre, international journal, Mining Science, modeling, numerical method, opengeosy, porous media, publication, reactive transport, social responsibility, subsurface storage, sustainability, sustainable development, THMC process, tsang cf, Upstream Oil & Gas
SPE Disciplines:
Criterion and Classification for Strain Mode Rockbursts Based on Five-Factor Comprehensive Method
Zhang, J.J. (North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power) | Fu, B.J. (Chinese Academy of Sciences) | Li, Z.K. (Tshinghua University) | Song, S.W. (China Hydropower Consulting Group C.) | Shang, Y.J. (Chinese Academy of Sciences)
ABSTRACT The earliest rockburst activity in the world was recorded at Leipzig Coal Mine, affiliated to Stanford Coal Field in 1738. Since then, the research on rockburst has been continuing without slackening in underground construction. For seeking the possibility of rockburst and its associated intensity, up to now, different methods from different scholars in the world are available. However, it should be noted that the rockburst phenomena are influenced by multiple factors. Unfortunately, the available criteria were derived from single factor or a few factors. In order to refrain from the limitation caused by single factor or by other artificial factors in using fuzzy mathematics for determining the weighting, with reference to commonly used rockburst criteria and classification worldwide, and combining this topic with experiences in Chinese engineering practices, this paper presents a five-factor comprehensive method for rockburst criterion and classification. In addition, some case histories are described for verification.
auxiliary tunnel, Case History, classification, Engineering, engineering practice, hydropower station, II hydropower station, Institute, jinping, knowledge management, metals & mining, MPa, renewable energy, Reservoir Characterization, reservoir geomechanics, rock mass, rock material, rockburst, strain energy, tunnel, underground complex, uniaxial compressive strength
Industry:
- Materials > Metals & Mining (0.48)
- Energy > Power Industry (0.34)
SPE Disciplines:
ABSTRACT: In Northern Bohemia, a new motorway crosses non-engineered landfills of clayey spoil from open cast coal mines. Recent fills are soft, unconsolidated, double porosity medium, originally consisting of lumps of typical dimensions from a few millimetres to a few hundred millimetres. The age of the fills is about 20 to 30 years and over this period they generally remained unsaturated down to the depths of 15 to 20 metres. Laboratory experiments with a model double porosity clayey material revealed high susceptibility to collapse. The site investigation involved both laboratory and in-situ testing. However, neither standard in-situ nor laboratory testing was believed to be representative enough for the field behaviour of the fill. Therefore an instrumented trial embankment was built on a site with about 30 metres of clayey fill. The settlement was found to be confined to the upper 20 metres of the fill. INTRODUCTION In Northern Bohemia, a new motorway between Prague (Czech Republic) and Dresden (Germany) has to cross a coal basin. The coal seam, which is up to 30 metres thick, is overlain by Tertiary overconsolidated clays and claystones. In the 20th century, the original roof-fall underground exploitation of the coal was replaced by large scale open cast mining, which reaches down to depths of about 150 metres. The spoil of the Tertiary clay and claystone has been dumped either in the open pits or in their neighbourhood. Some of these non-engineered fills reach a height over 100 metres. In some places, fly ash and municipal waste had been also deposited in the pits. On the periphery of the landfills, landslides are frequent. The largest one, involving about 140 million cubic metres, occurred in the coal basin area in 1985, as a consequence of the pore pressure build-up in a recent landfill.
double porosity clayey material, embankment, fragmentary clay, laboratory, laboratory testing, landfill, metals & mining, motorway, oedometer test, reference point, Reservoir Characterization, saturation, settlement, site investigation, specimen, transition, trial embankment, triaxial apparatus, University, Upstream Oil & Gas
ABSTRACT: Standing 60 meters high, the IAA's dam near Zwickau in Saxony impounds 45 million cubic meters of uranium and arsenic-contaminated water and tailings, remnants of East German uranium mining. DMT used hydrological, geological, soilmechanical, and geotechnical measurements to evaluate the safety of the dam according to DIN 19700. Laboratory parameters and computer based simulations stated the dam to be safe, even under a dynamic impact of a magnitude 5.4 earthquake. Most of the interdisciplinary engineering tasks were successfully carried out by DMT division GUC (Geo, Environment, Geotechnical Institute) commissioned by Wismut GmbH, Chemitz. RÉSUMÉ: L' installation de sedimentation industrielle à Helmsdorf pres de Zwickau en Saxe contient un volume de 45 millions m d'eau chargee d'uranium et d'arsenic et de matieres solides, les schlamms („tailings"). Ces residus qui couvrent une surface d'approximativement 204 ha emanent de I"exploitation d' uranium de la Wismut GmbH an Allemagne de l'est. Le barrage principal avec une hauteur de 60 m maxi endigue les schlamms par rapport aux villages environnants. Pour prouver la stabilite au renversement du barrage principal selon DIN 19700, la DMT a effectue de nombreux examens geologiques et hydro-geologiques ainsi que des etudes geotechniques et de mecanique de sols afin d'obtenir un fondement de donnees primaires fiables. Cette tậche complexe n'a pu etre accomplie avec succes que grậce a une cooperation interdisciplinaire entre differents experts de la DMT, division GUC (Geo Umwelt Consulting) à Essen, Freiberg et Leipzig et à l'expertise seismique de la TU Berlin et de la Wismut GmbH. ZUSAMMENFASSUNG: Die IAA (Industrielle Absetzanlage) Helmsdorfbei Zwickau in Sachsen beinhaltet ein Volumen von 45 Millionen Kubikmetern aus uran- und arsenbelasteten Wassern und Feststoffen, den „Tailings". Diese Rueckstande, die eine Flache von ca. 204 ha bedecken, stammen aus dem ostdeutschen Uranbergbau der Wismut. Der max. 60 m hohe Hauptdamm sperrt den Tailing gegen im Vorland liegende Ortschaften ab. Zum Nachweis der Standsicherheit des Hauptdammes nach DIN 19700 wurden von DMT umfangreiche geologisch-hydrogeologische, bodenmechanische und geotechnische Untersuchungen durchgefuehrt, um eine gesicherte Primardatenbasis zu erhalten. Diese komplexe Aufgabe konnte nur durch interdisziplinare Zusammenarbeit der verschiedenen Experten der DMT-Abteilung GUC (Geo Umwelt Consulting) in Essen, Freiberg und Leipzig, dem eingebrachten Erdbebeningenieurwissen der TU Berlin und der Wismut GmbH, erfolgreich gelöst werden. Introduction One of Wismut GmbH's technically most demanding remediation projects is safeguarding and conserving industrial sedimentation installations in the uranium preparation industry and the restoration of their natural environment. Regarding the magnitude of the contamination potential, their spatial size and their proximity to densely populated areas, the remediation of such facilities is subject to especially rigorous ecological and technical requirements. The approximately 200-hectare IAA (Industrial Sedimentation Plant) in Helmsdorf (total volume approx. 45 million m', with approx. 50 million tonnes of solid material), which was commissioned in 1958 and closed down in 1989, is one of the largest facilities of this kind. The most prominent feature of the IAA Helmsdorf, located as it is about 2 km to the west of Zwickau about 400 metres above Oberrothenbach on a ridge riven with valleys, is the main dam with a length of 1.8 km and a maximum height of 59 metres. In view of its dimensions and location, the dam was permanently monitored using a system consisting among other things of control level recorders, deformation and settling measuring equipment, pore water pressure gauges.
Artificial Intelligence, calculation, conglomerate, cross section, dam engineering profile, din 19700, embankment, geo umwelt consulting, Helmsdorf, highest tailing dam, investigation, main dam, material description, metals & mining, mulsen strata, stability, stability analysis, sustainable stability proof, Upstream Oil & Gas, Wismut GmbH
SPE Disciplines: Health, Safety, Environment & Sustainability > Environment > Naturally occurring radioactive materials (1.00)
INTRODUCTION ABSTRACT Successful measurement of electrochemical noise (EN) signals requires that a number of pre-conditions be fulfilled. In particular, fundamental understanding of the dynamics of the corrosion system concerned must be combined with an appreciation of the way in which the measurements are being made. Broader acceptance of the technique requires a joint effort by the various corrosion investigators and laboratories concerned and this, in turn, requires that a common basis for discussion be established. With this in mind, the Institute of Materials Technology and Testing (IWW) of the University of Magdeburg organised a Round Robin experiment on the measurement of EN and obtained the participation of 17 organisations (universities, commercial finns, R&D laboratories) from 5 countries. The experiment involved the investigation of EN signals from aluminium and stainless steel exposed under conditions in which pitting corrosion can occur. The data provided by the participants were analysed at IWW according to various criteria. Evaluation methods included visual inspection of the noi in the curves of potential or current versus time, calculation of the standard deviation, counting of transients and transformation of the measurements into the frequency domain. Almost all of the participants were able to detect differences in EN behaviour during different stages of the experiment qualitatively. Quantitative evaluation, however, revealed a more complex situation. At times, differences in measured EN signal intensity of two orders of magnitude were obtained as a result of the different apparatus used (sensitivity, frequency range, etc.). Nonetheless, the fact that more than half of the participants reported data within a relatively narrow scatterband is a positive result. Additional analysis of the results at IWW showed that uniform, numerical treatment of the measured data is of decisive importance in order to obtain comparable results. Furthermore, it became clear that the complex interactions between the way in which EN data are recorded (sampling rate, filtering, on-line data manipulation, baseline noise level) and the subsequent data evaluation should receive increased attention. Critical evaluation of the results from the Round Robin experiment has clearly shown that comparable EN measurements can be made if suitable equipment is used and correct procedures are adhered to. The experience gained provides a sound basis for further development of EN as a tool both for the fundamental understanding of various aspects of corrosion and for the solution of practical problems of corrosion protection, in particular in the area of corrosion monitoring. A characteristic feature of electrochemical noise (EN) measurements in comparison with other electrochemical methods for investigating corrosion is that the information is obtained without perturbing the system to be measured. The high sensitivity of the technique also permits detection of the initiation of localised corrosion on passive metal surfaces. Depending upon the experimental set-up chosen, the fluctuations in charge can be measured either as current and/or potential noise. These spontaneous fluctuations at the surfaces of metals undergoing corrosion have been studied for many years within the Institute of Materials Technology and Testing (IWW) at the University of Magdeburg as a valuable technique in basic corrosion research.I-5 More recently, the possibilities of using EN as a tool for monitoring the onset of corrosion in industrial processes have been recognized (e.g. 6.7) and there is currently widespread interest in this within many organisations in Germany and other countries. At the same tim
background noise, calculation period, Corrosion Inhibition, Corrosion Management, corrosion system, electrochemical noise, en measurement, evaluation, flowline corrosion, frequency range, H2S management, Magnitude, materials and corrosion, noise, oilfield chemistry, participant, Pipeline Corrosion, Production Chemistry, riser corrosion, Round Robin experiment, standard deviation value, Subsurface Corrosion, termsof standarddeviation, well integrity
SPE Disciplines:
- Well Completion > Well Integrity > Subsurface corrosion (tubing, casing, completion equipment, conductor) (1.00)
- Production and Well Operations > Production Chemistry, Metallurgy and Biology > Corrosion inhibition and management (including H2S and CO2) (1.00)
- Facilities Design, Construction and Operation > Pipelines, Flowlines and Risers > Materials and corrosion (1.00)
ABSTRACT Professor R.M. Latanision was the 1994 recipient of the Willis Rodney Whitney Award sponsored by NACE International. The present work is taken from his award lecture at CORROSION/94 held in March 1994 in Baltimore, MD. Latanision discussed the interplay between corrosion science and corrosion engineering in advancing technology. His lecture focused on supercritical water oxidation and other technologies that have been under study in the H.H. Uhlig Corrosion Laboratory and in which the chemical properties of new materials and traditional materials have proven integral to the development of contemporary or advanced engineering systems. INTRODUCTION I am particularly pleased, as a member of the faculty of the Massachusetts Institute of Technology (MIT), to receive this award and to present this lecture in the name of Willis Rodney Whitney. Whitney graduated from MIT with a bachelor of science in chemistry in 1890. He went on to the University of Leipzig for his doctorate and joined the faculty at MIT in 1900 as a professor of theoretical chemistry and proximate technical analysis. From 1904 until 1954, he was a nonresident professor of chemical research, and during that period, he founded the General Electric Company?s Research Laboratory in Schenectady, New York. Whitney is shown at his 35th class reunion at MIT in Figure 1. He died at age 89 in 1958. In an unusual act, the MIT Corporation passed a resolution following his death, and in an expression of sorrow and loss, provided a useful perspective on Whitney: ?No one will ever know the actual extent of Whitney?s many contributions to the world. If he had elected to pursue the solitary path of the inventor, he most likely would have become one of the world?s most famous and prolific inventors. Fortunately, he saw and seized the opportunity for greater service, the building of a research laboratory where young men and women under his personal and wise tutelage could turn their individual attention toward advancing human knowledge. The world will always remember him as a great man, touched with genius and the human virtues of kindness and understanding.? Whitney is justifiably credited with setting ?the pattern and philosophy of the modern industrial research laboratories, one of the unique achievements of this century . . . .?1 His philosophy was to ?coordinate pure science with the service of society?
alloy, application, bellucci, capacitance, coating, Corrosion Science, degradation, electrolyte, Engineering, engineering system, flowline corrosion, interface, Latanision, materials and corrosion, metals & mining, nd-fe-b, new material, orrosion-april 1995, orrosion-vol, Pipeline Corrosion, riser corrosion, Subsurface Corrosion, superconductor, supercritical water, Upstream Oil & Gas, well integrity
Country:
- North America > United States > New York (0.48)
- North America > United States > Massachusetts (0.34)
- North America > United States > Maryland > Baltimore County > Baltimore (0.24)
- Europe > Germany > Saxony > Leipzig (0.24)
Industry:
- Energy > Oil & Gas > Upstream (1.00)
- Education (0.93)
- Materials > Metals & Mining (0.68)
- Energy > Power Industry (0.66)
SPE Disciplines:
Mahmoud, S. F., and Metwally, A. D., 1981, New image rcpreaentation The fact that the image distribution does not necessarily bear for dipoles near a dissipative earth. I. Discrete images: Radio Sci.. 16. resemblance to the real current distribution is exemplified by a 1271-1275; 2. Discrete plus contmuous images: Radio Sci.. 16. l277-solution posed by Symthe (1968) for an infinite thin sheet in free 1283. Clearly the real currents are confined to the sheet, but the non-linear parameters: Sot. of Indus. Sommerfeld, A. N., 1909, The propagation of waves in wireless telegraphy: sheet with a velocity which is inversely proportional to the conductance Ann. By attempting to fit the measured response -1966, Partielle Defferentialgleichungen m der Physik: 6th ed., Geest und Portig, Leipzig.
Country:
- North America > United States (0.48)
- Europe > Germany > Saxony > Leipzig (0.24)
Zusammenfassung: Zunehmend komplizierter werdende geologische und bergtechnische Bedingungen beim Abbau von Lagerstätten erfordern zur Gewährleistung der Bergbausicherheit in der DDR unter anderem eine immer bessere Kenntnis des Gebirgsspannungszustandes in den Lagerstätten und ihrer Umgebung. Aus langjährigen Untersuchungsergebnissen werden Einflüsse von Teufe, geologischer Struktur des Gebirges sowie regionaler Tektonik abgeleitet und dargestellt. Durch Verwendung einfacher Modelle kann die Wirkung von rezenten tektonischen Spannungsfeldern auf den Gebirgsspannungszustand sichtbar gemacht werden. Für eine Vielzahl von Untersuchungsgebieten ergeben sich deutliche Unterschiede fur den Einfluβ rezenter tektonischer Spannungen auf die Gebirgsspannungszustände in mesozoischen Sedimenten und älteren Methamorphiten sowie Magmatiten. Abstract: For the guarantee of mining safely in the GDR more and more complicated geological conditions in the mining of deposits require among other things a better and better knowledge of the rock stress state in the deposits and their environment. The influence of depth, geological rock structure as well as regional tectonics are being derived and described from long lasting research. The effect of recent tectonical stress fields on the rock stress state can be shown by the application of simple models. For quite a number of observation districts there are significant distinctions for the influence of recent tectonical stresses on the rock stress state in mesozoical sedimantary rocks and ground mass rocks. Résumé: A cause des conditions géologiques de plus en plus compliquées lors de l''exploitation des gisements, il est entre autres necessaire de connaitre toujours mieux l''etat de tension du terrain afin d''assurer la sécurité de l''exploitation miniére en R.D.A.. Des résultats obtenus au cours de longues années d''études, on peut déduire et représenter les influences de la profondeur, de la structure géologique du terrain ainsi que de la tectonique régionale. En se servant de modéles simples, on peut rendre visible l''effet des champs de tension actuels produit sur l''état de tension du terrain. Dans beaucoup de domaines étudiés, on a constaté des différences sensibles dans l''effet produit par les tensions tectoniques actuelles sur les états de tension du terrain qui existent dans des sediments mesozoiques et du soubassement plus ancien. Einleitung Die Bearbeitung von geomechanischen Standsicherheitsproblemen, die Bewertung der Gebirgsschlaggefährdung von Grubenbauen, und viele andere geomechanische Aufgabenstellungen in der Bergbaupraxi setzen Kenntnisse bzw. begründete Annah- men über Beträge und Richtungen del" im Gebirge wirkenden Spannungen voraus. Einhergehend mit del" Entwicklung del" geomechanischen Meβtechnik werden vom Institut für Bergbausicherheit Leipzig zunehmend Messungen del" Gebirgsspannungszustande für die Lösung praktischer geomechanischer Aufgaben hinzugezogen. Diese Herangehensweise ist um so mehr erforderlich, als die internationalen Erfahrungen wie auch die in del" DDR durchgefuhrten Spannungsmessungen zeigen, daB aus Materialgesetzen fur bestimmte Bedingungen abgeleitete konventionelle Lastannahmen den realen geomechanischen Verhalnissen nicht entsprechen. Vielmehr kennen VOl" allem die Horizontalspannungen, z, B. verursacht durch das Wirken rezenter tektoni scher Kra fte im oberen Tei l del" Er dkruste, die Vertikalspannungen erheblich ub er s t e.i qen, In del" vorliegenden Arbeit wird sich auf die Auswertung von MeBergebnissen fur den Grundspannungszustand des Gebirges, d. h. fur den vom Bergbau nicht beeinfluBten Bereich des Gebirges, beschrankt. Die Messungen sind an verschiedenen Stellen des Territoriums del" DDR durchgefUhr t worden. Dabei wurden unterschiedliche stratigraphische und lithologische Einheiten des Gebirges im Teufenbereich von wenigen Dekametern bis zu einigen tausend Metern untersucht. 2. Ergebnisse von Spannungsmessungen Um eine ubersichtliche Darstellung del" Ergebnisse del" Spannungsmessungen zu ermeglichen, wird im weiteren angenommen, daB von den erei Komponenten des Gebirgsspannungszustandes eine Komp·onente vertikal und zwei Komponenten hor,izontal orien~ tiert sind. obwohl haufig in Abhanigkeit von Ober,flachenl"elief und Gibirgsstruktur diese Annahme nicht zutrifft. Bei del" Untersuchung des Zusammenhanges von Spannungszus tand und Ver''for,mungseigenschaf ten des Gebir,ges wird aus den gleichen Grunden auf die Verwendung von anisotropen Ma~ terialgesetzen verzichtet und von isotropen. linearelastischem Verhalten ausgegan~ gen. Viele Autoren er,kliirendarartige Spannungsverhaltnisse mit rezenten tektonischen Spannungen und im Gebirge verbliebenen Restspannungen. Wie die weitere Bewertung del" MeBergebnisse zeigt, konnte dar HaupteinfluB auf den Gebirgsspannungszustand fur einige Gebiete del" DDR, in denen die greBeren Horizontalspannungen die Vartikalspannungen ubersteigen. mi t dem Wir,ken eines fast einachsigen Damit solI nicht ausgeschlossen werden, daB auch Restspannungen im Gebirge vorhanden sind und wir,ken. Entspr.echende Hinweise ergaben die meBtechnischen Untersuchungen z. B. hinsichtlich der teufenabhiingigen Anderung der Orientierung der Horizontalspannungen in einem Untersuchungsgebiet. Der EinfluB von Restspannungen in den untersuchten Gebieten scheint aber viel geringer als der tektonische Anteil zu sein. Die auf Abbildung 1 dar.gestell ten Werte von 15 auf dem Territorium der DDR durchgefuhr. ten Untersuchungen zeigen keine Abweichung von diesen angegebenen Grenzen. Bei den dargestellten Werten handelt es sich um Mi ttelwerte. ·die uberwiegend aus einer Reihe von Messungen in etwa gleicher Teufenlage. in einem Untersuchungsgebiet und einer lithologischen bzw. stratigraphischen Einheit gewonnen worden sind. Zugrunde liegen etwa 200 Einzelmessungen mi t den oben genannten unterschiedlichen Verfahren. Die durchgefuhrten Messungen zeigen. daB es fur das Territorium der DDR keinen in Betrag und Richtung einheitlichen Grundspannungszustand gibt.
SPE Disciplines: Reservoir Description and Dynamics > Reservoir Characterization > Reservoir geomechanics (0.76)
Mechanical Properties of the „Tušanj" Stone Salt in Conditions of a Triaxial State of Stress and the Mathematical Connection of Mechanical Properties for the Monoaxial and Triaxial States of Stress
Kocar, Franc (Fakultät für Bergbau - Tuzla, Lehrkanzel für Mechanik und Felsmechanik) | Redžepagic, Murat (Fakultät für Bergbau - Tuzla, Lehrkanzel für Mechanik und Felsmechanik) | Jašarevic, Ibrahim (Fakultät für Bergbau - Tuzla, Lehrkanzel für Mechanik und Felsmechanik)
The PDF file of this paper is in German. - Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit sind die laboratorischen Ergebnisse über die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften des Steinsalzes „Tušanj Tuzla", unter der Bedingung des ein-und dreiachsigen Spannungszustandes, gegeben. Durch statistische Analyse festgestellte Ergebnisse sind als Spannung-Dehnungs-Linien für die ein-und dreiachsige Beanspruchung eingetragen. Gleichzeitig ist die mathematisches Beziehung des Verformungsmoduls „D", des Elastizitätmoduls „E", und der Poissonschen Zahl „m", in Abhängikeit von der Spannung für den einachsigen Spannungszustand, sowie der Verfomungsmodul für den dreiachsigen Spannungszustand angegeben. Mit Hilfe der gegebenen Diagrame kommt man zum Beschluß, daß sich das Steinsalz plastisch benimmt, d.h. — es besitzt alle Eingenschaften, die diese Erscheinung begleiten. Demzufolge erleidet das Steinsalz in allen Spannungszuständen, welche die Plastizitätsbedingug erfüllen eine plastische Verformung. Angegeben ist die Bruchbedingung aufgrund des laboratorischen Versuches für den ein-und dreiachsigen spannungszustand. Die Versuche wurden bei einer Dehunung von 10 — 20 % unterbrochen. Aus den Diagrammen ist ersichtlich, dass sich das Steinsalz im Grenzzustand vollkommen plastisch benimmt, d.h. aür (f(σij) = 0) ist auch (df(σij) = 0) und dies bedeutet, daß das Material keinen Widerstand der plastischen Verformung bietet. 1 - Einleitung Die Probestücke des Steinsalzes wurden mittels Kernrohren von Ø 60 mm hergestellt. Der Durchmesser lag zwischen 55 und 60 mm. Das Verhältnis zwischen der Hohe und den Durchmesser beträgt 1 bis 2,2. Die Kernung erfolgte in allen Richtungen zur Lagerstäte, meistens unter dem gleichen Winkel zur Horizontale. Die Tiefe der entnommenen Probestücke war 460 und 525 m für die einachsigen Versuche und 525 m für die dreiachsigen Versuche. Die Ermittlung der einachsigen Druckfestigkeit und die Verformungsmessungen wurden auf der Lehrkanzel der Bergfakultät — Tuzla, auf der hydraulischen Presse VEB Werkstoffprüfmaschinen Leipzig, durchgeführt. Die Messungen der Verformungen wurden mittels einer Gruppe von vier veritkalen und vier horizontalen Dehnungsmessuhren mit einer Genauikeit von 0,01 mm durchgefürt. (Bild 1). Die Bestimmung der Verformungen beim drei-achsigen Druck erfolgte auf der Bergakademie Freiberg in Karman — Kammer auf der hydraulischen Presse VEB Werkstoffprüfmaschinen Leipzig, mit dem Manteldruck (σ2=σ3) und veränderlichen ver-tikalen Druck (σ1). Der Manteldruck betrug bei einigen Proben 300 kpcm, bei den anderen 400 kpcm, Summary The study presents the results of laboratory tests for determining the mechanical properties of the „Tušanj" Stone Salt — Tuzla, in conditions of monoaxial and triaxial hates of stress. The stress-strain lines σ − ε, obtained by statistical analyses, are presented for the monoaxial and triaxial states of stress. Further, there are given the mathematical relation of the strain modulus, the modulus of elasticity, and the reciprocal of Poisson’s ratio of the stress for the mcnoaxial state of stress, as well as the strain modulus for the triaxial state of stress. By analysing the said diagrems the very important conclusion was reached that the stone salt behaves plastically, showing all the characteristics that accompany this phenomenon. Consequently, in all states of stress, that satisfy this condition of plasticity, stone salt suffers plastic strain. The proposition is made for the condition of failure, based upon laboratory tests for monoaxial and triaxial states of stress. The tests were stopped at the strain ε = 10 to 20 precents, but from the diagram one can conclude that, in the boundary state of stress, the stone salt behaves as perfectly plastic, which means that for f(σij) = 0 also df(σij) = 0, i.e. that the material does not offer any resistance to plastic strain. It is pointed out that, in the process of loading and unloading, the time factor was neglected which, however, with the "Tusanj" Stone Salt is fo great influence, as it results from the tests made so far by the authors. Résumé Dans cette étude on présente les résultats d’essais de laboratoire, entrepris dans le but de déterminer 1er. propriétés mécaniques du sel gemme de „Tušanj" — Tuzla, dans des conditions d’un état de tension en une et en trois directions. Par analyse statistique on a obtenu les lignes σ - ε de tension et de déformation, présentées pour l’état de tension en une et en trois directions. En plus, on donne la relation mathématique du module de déformation, du module d’élasticité et du nombre de Poisson avec la tension pour l’état de tension en une direction, ainsi qu’avec le module de déformation pour l’état de tension et trois directions. Par l’analyse des diagrammes cités on est arrivé à la conclusion importante, à savoir que le sel gemme se comporte d’une manière plastique, avec toutes les caractéristiques qui accompagnent ce phénomène. Par conséquent, dans tous les états de tension qui satisfont cette condition de plasticité, le sel gemme souffre une déformation plastique permanente. La proposition est faite pour la condition de rupture en se basant sur les essais de laboratoire pour les états de tension en une et en trois directions. Les essais furent interrompus à la déformation ε = 10 à 20%, mais on peut conclure du diagramme que le sel gemme, dans l’état limite, se comporte comme parfaitement plastique, ce qui vaut à dire que pour f(σij) = 0 aussi df(σij) = 0 ou bein que le matériau n’offre pas de résistance à la déformation plastique. II faut faire ressortir qui: dans le procès de charge et de décharge il n’a pas été tenu compte du facteur „temps" qui pour le sel gemme de „Tušanj" est d’une grande influence, comme il résulte des essais effectués jusqu’ici par les auteurs.
SPE Disciplines:
A Study of the Deformation And Strenght Properties of Rocks By Block Tests In Situ In Iron-ore Mines
Gimm, W.A.R. (Direktor des Institut fur Bergbaukunde/Tiefbau der Bergakademie Freiberg und Leiter der Arbeitsstelle fur Geomechanik der Deutschen Akademie der Wissenschaften) | Richter, E. (wissenschaftlicher Assistent am Institut fur Bergbaukunde der Bergakademie Freiberg) | Rosetz, G.P. (wissenschaftlicher Oberassistent an der Arbeitsstelle fur Geomechanik der Deutschen Akademie der Wissenschaften, DDR)
Zusammenfassung Zur Beurteilung von Standsicherheitsfragen im Bergbau ist die Kenntnis des Verformungs- und Festigkeitsverhaltens von Gebirgsteilen unerlaβlich. Wie die Ergebnisse von gesteinsmechanischen Laborversuchen zeigen, ist die Festigkeit der Gesteine sehr groβ. Diese Werte lassen sich aber nicht auf das Gebirge uebertragen, da sie den Einfluβ der Trennflachen unberuecksichtigt lassen. Desbalb wurden Groβversuche an aus dem Gebirge berausgebohrten Gesteinsblöcken im Massiv durchgefuehrt. Nach Beschreibung der Versuchseinrichtung und der Durchfuehrung der Versucbe werden die Spannungs- Verformungskennlinien, die Schluβfolgerungen ueber die Anteile von elastischer und inelastischer Verformung des Gebirges gestatten, diskutierts. Die Ergebnisse der Groβversuche in situ lassen deutlich den Einfluβ der Trennflachen auf das Gebirgsverbalten erkennen und zeigen im Vergleich zu den gesteins mechanischen Laborversuchen, daβ solche Versuche zur Beurteilung eines durch Schwacheflachen diskontinuierlichen Gebirges wohl nuetzlich sind, jedoch nur bei genuegend engem Abstand der Trennfugen aussagekraftige Werte ergeben. Summary A mere study of the deformation and strength properties of rock specimens cannot truly represent the factor of stability in the underground conditions. Though the laboratory experiments on small specimens show a very high strength, these could Dot be assumed for the rock masses because of the effect of the above mentioned fissures. For the above reason, big blocks in underground conditions were cut and the experiments were carried out in situ. After explaining the experimental part of the test, discussions have been done on the so obtained stress-strain relations of the curves to determine the elastic and plastic parts of the deformation. The results of this block test give us a definite conclusion, that in comparison with the laboratory tests, the dependence of the strength properties of the rock masses on the fissure planes are well evident. Such experiments are necessary particulary when the rock masses have fissures and is not continuous in underground conditions. Resume Pour juger des problèmes de stabilite dans l'exploitation minière la connaissance du comportement de deformation et de resistance de parties de terrain est indispensable. D'après les resultats d'essais mecaniques à l'egard du rocher mis en oeuvre en laboratoire la resistance des rochers est très grande. Mais ces valeurs ne se laissent pas transmettre au terrain, parce qu'elles ne prennent pas en consideration l'influence de la schistification et des diaclases. C'est pourquoi des essais sur une large echelle etaient mis en oeuvre avec des blocs de rocher fores au massif du fond du terrain. Après la description de l'installation d'essais et de la mise en oeuvre des essais on discute les courbes caracteristiques de contrainte/deformation qui permettent des conclusion sur les parts de deformation elastique et inelastique du terrain. Les ruesultats des essais sur une large echelle in situ laissent connaître distinctement l'influence de la schistosite et des diaclases sur le comportement du terrain et montrent en comparaison des essais mecaniques A l'egard du rocher mis en oeuvre en laboratoire que tels essais sont sans doute utiles pour juger un terrain discontinu par des surfaces de faiblesse, mais afin d'avoir des valeurs expressives la distance des fissures doit être assez petite. Einleitung Ein besonders auffallendes Merkmal von Erzlagerstatten ist ihre oftmals auβerordentlich groβe Vielgestaltigkeit. Daraus resultieren beim Abbau von Erzlagerstatten vielseitige und in einigen Fallen nur schwer lösbare Probleme. Die gebirgsmechanischen Probleme spielen beim Abbau eine entscheidende, manchmal jedoch leider vernachlassigte Rolle. Das konnte auch beim Abbau einer relativ oberflachennahen Lagerstatte mit machtigen halbsteil bis steil einfallenden Eisenerzlagem beobachtet werden. Der bisherige Firstenstoβbau mit Versatz hat sich beim Abbau dieser bis zu 40 m machtigen Erzlager aueh in gebirgsmechanischer Hinsicht nicht bewahrt. Infolge der Gröβe der im Abbau freigelegten Flachen der Erzfirste und der langen Standdauer derselben kam es gelegentlieh zu groβen Firstfallen (bis zu 10 000 t Bruchmassen). Aussichtsreicher erscheinen hier die Verfahren Etagenkammerbau oder Teilsohlenbruehbau. Zur Vorbereitung einer generellen Einfuehrung solcher Verfahren wurden gesteinsmechanische Versuche und vor allem Groβversuche durchgefuehrt, um zu klaren Erkenntnissen ueber das Verhalten des Gebirges und die zulassige Gröβe der jeweils offenstehenden Hohlraume zu kommen. 2. Bestimmung des Verformungs- und Festigkeitsverhaltens der Gesteine 2.1. Unrersuchungsmethoden und Ergebnisse Im Dergbau waren bisher gesteinsmechanische Laborversuche die haufigsten Untersuchungsmethoden zur Beurteilung von Standfestigkeitsfragen. 1m Rahmen internationaler Zusammenarbeit wurden vom IBG (*) Richtlinien fuer Druck-, Zug-, Scher- und Biegeversuche herausgegeben. Nach diesen Richtlinien wurden fuer die beiden in der Lagerstatte am haufigsten vorkommenden Gesteine, quarzitisches Hamatiterz und kalkhaltiger Schiefer, einachsige Druckversuche ohne Schmierung und Zugversuche durchgefuehrt. Die Proben wurden aus dem Gestein mittels Bohrungen herausgelöst und zu zylindrischen Proben mit einem Durchmesser gleich Höhe von 44 mm bearbeitet. An einer hydraulischen Zugdruckpruefmascbine vom Typ ZD 100 (VEB Prruefmaschinenbau Leipzig) erfolgte die Festigkeitsbestimmung. Das Verformungsverhalten der Erz- und Schieferproben wurde wahrend der Druckversuche bestimmt. Mit elektrischen Debnungsmeβstreifen konnte sowohl die Stauchung als auch die Querdehnung gemessen werden. Fuer die Schieferproben wurde mit 1600 kp/cm eine etwas geringere Festigkeit errechnet. Der mittlere Fehler des Mittelwertes betragt fuer diese Versuchsreihe 1,2%.
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