Search Documents

By P. N. Erasmus

This paper considers the fundamental concepts of support design for underground openings in highly stressed ground. It concludes that the conventional deformed reinforcing bar, woven mesh and cable lacing support methods that have been widely used in deep gold mines are quite in appropriate for the support of highly stressed tunnels. The following is suggested as the criterion for adequate dynamic support under rockburst conditions: the energy absorbed by a support unit (yielding through some acceptable limited displacement) should exceed the kinetic energy generated by the mass of rock that is intended to be retained by that unit. Duraset in conjunction with SRK Consulting has developed a yieldable steel tendon called the Durabar®. It is unique in the sense that it cleverly utilizes the property of the ductility of ordinary low-carbon steel from which it is made to accommodate the excessive displacement it is subjected to in the case of rockbursts or swelling ground.

Jan 1, 2009

PREFACE During the past year, the Council of the SAIMM undertook a major strategic-planning exercise to review all its current activities, and to redefine its scope and objectives in the light of changing circumstances. The following are the four main concerns that prompted Council to take stock of the situation. (1) Over the past five years, the SAIMM has become heavily involved in a variety of new activities. (There are many examples, of which the expansion in book publications and the establishment of physical metallurgy as a third major discipline with its own colloquia and schools are perhaps the most important.) While these new activities have considerably broadened the SAIMM's scope, they have resulted in a significant increase in the day-to-day workload of the President, Office Bearers, and Council members, and of the secretarial staff based at Kelvin House.

Jan 1, 1986

By G. R. Sawyer

Although backfilling has been in operation for many years, the methods for selecting appropriate slurry dewatering aids have, in some cases, been rather unsophisticated. This has led to many misconceptions regarding the role of the dewatering aid and its various means of application. Testing procedures employed in the correct selection of any practically applied dewatering aid must mirror the actual working processes in which they are to be used. This constraint necessitates the development of complex testing methods when applied to backfilling. The current testing procedures were scrutinized and their various merits noted. From this study a series of testing methods was evolved which incorporate the best aspects of these testing procedures with novel ideas which would eventually result in the correct selection of the dewatering aid. A major consideration in the application of any of these methods is the modus operandi of the backfilling process, and the relevance of the tests to the process. This work attempts to consolidate the testwork performed in the past and suggest new approaches in the correct selection of acceptable dewatering aids for backfilling.

Jan 1, 1988

By Li. S., C. Sili

Abstract. Study on nonlinear damage localization process of rocks under water chemical corrosion is a more interesting topic in rock mechanics research world widely. It is very important in estimating long term stability of rock engineering, design of nuclear waste repository and its performance estimation, geothermal and petroleum development. This paper reports that new development of study on the topic, including methodology, results of meso-mechanical test, real-time CT scan test and acoustic emission test, temporal fractal behaviors, neural dynamic modeling and chemical-induced damage law, etc. This paper also discusses the research directions of the topic in the near future. Zusammenfassung. Untersuchung zum durch die chemische Corrosion induzierten Schaedigungsprozess ist einer der Trends im Gebiet der Felsmechanik. Sie ist zugleich ein sehr wichtiges Forschungsprojekt u.a. fuer geotechnische Langzeitstabilitaetsanalyse, Langzeitsicherheit eines Endlagers, Erdwaerme- und Erdoelfoerderung. Dieser Aufsatz stellt die neusten Entwicklungen in den folgenden Teilgebieten zusammen: Untersuchungsmethoden, Laborversuchsergebnisse der Mikromechanik, der Computer-Tomographie und der akustischen Emission, zeitabhaengige Fraktaleigenschaften, Modelle fuer die Nervendynamik sowie Modelle fuer chemie-induzierte Schaedigungen. Zum Schluss werden kuenftige Forschungsschwerpunkte bzw. –richtungen diskutiert. Résumé L’étude du processus de la localisation de l’endommagement du à l’érosion chimique est un thème d’actualité pour la mécanique des roches. Elle est également un sujet de recherche d’importance dans l’évaluation de la stabilité à long terme des ouvrages rocheux, l’analyse du system de stockage des déchets nucléaires et l’évaluation de son comportement, l’exploitation de l’énergie thermique et pétrolifère, etc. Cet article présente le développement actuel dans ce domaine, incluant la méthodologie d’étude sur le processus de la localisation de l’endommagement dû à l’érosion chimique, l’analyse des essais mécaniques avec l’observation microscopique, du balayage en temps réel (CT), et de l’émission acoustique. On aborde ainsi modèle des caractéristiques fractural du temps, le modèle de la mécanique dynamique neural, ainsi que la loi de comportement d’endommagement dû à l’effet chimique. Enfin, les perspectives relatives à ces études sont présentées et discutées.

Jan 1, 2003

By K. Morita, N. Sano

Thermodynamic properties of chromium oxides in molten slags are very important for optimization of stainless steel refining processes as well as reduction processes of chromium ores. The solubility of chromite into molten slags has been found to vary considerably with oxygen partial pressure and slag composition in former studies by the authors. In the present study, activity data and redox equilibria of chromium oxides measured under moderately reducing conditions, PO2= 6.95x10–11atm, at 1873 K are summarized. For the CaO-SiO2-CrOXsystem, the activity coefficient of chromium oxide increased with increasing basicity, and the optimized slag composition for stainless steel refining is assessed as that saturated with CaCr2O4and Cr2O3usingthe phase relations determined. On the other hand, the presence of MgO and Al2O3brings about different behaviour of chromium oxide activity and redox equilibiria and the 44 mass per centCaO-39 mass per cent SiO2-11 mass per cent Al2O3-6 mass per cent MgO slag is recommended toreduce the chromium oxidation loss in the practical stainless steel refining process at 1873 K. Keywords: chromium, activity, stainless steel, AOD, VOD, oxidation loss, redox, CaO-SiO2-Al2O3-MgO slag

Jan 1, 2004

By H. Hamma, R. Fehrmann, M. Gaune-Escard, G. Hatem, S. B. Rasmussen, K. M. Eriksen

The molten salts M2S2O7and MHSO4, the binary molten salt systems M2S2O7-MHSO4and the molten salt-gas systems M2S2O7-V2O5and M2S2O7-M2SO4-V2O5(M = Na, K, Rb, Cs) in O2, SO2and Ar atmospheres have been investigated by thermal methods like calorimetry, Differential Enthalpic Analysis (DEA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Fundamental thermodynamic data like temperatures and molar heats of solid-solid transition and fusion, phase diagrams, heat capacities of solids and liquids, heat of mixing, and heats of complex formation have been obtained and are reviewed here. Also EPR spectroscopic evidence of V(IV) complexes and their structure are reported and the results are discussed in relation to the mechanism of SO2oxidation by V2O5based industrial catalysts. Keywords: Alkali pyrosulfates, alkali hydrogen sulfates, vanadium pentoxide, EPR spectroscopy, complex formation

Jan 1, 2004

By A. Fredriksson, R. Christiansson, I. Staub

A theoretical model based on DFN models and 2D DEM numerical modelling has been developed for evaluating the rock mass mechanical properties. The description of the methodology is non-site related and can be applied in any site for this type of characterisation. The methodology was developed in the frame of the Site Investigation programmes for a Deep Repository for spent fuel in Sweden, and validated on sets of data coming from the Äspö Hard Rock Laboratory. Un modèle théorique base sur des modèles probabilistiques de réseaux de fractures et sur un modèle numérique DEM 2D a été développé dans le but de déterminer les propriétés mécaniques de la masse rocheuse. La méthodologie développée peut être appliquée à tout type de site pour ce genre de caractérisation. Le modèle a été élaboré dans le cadre des programmes de recherche d’un site d’enfouissement des déchets nucléaires en Suède, et validé par une application au laboratoire de recherche souterrain à Äspö. Ausgehend von DFN-Modellen und 2D DEM numerischen Modellierungen wurde ein theoretisches Modell für die Auswertung von mechanischen Eigenschaften von Fels entwickelt. Die Methodikbeschreibung ist nicht standortspecifisch sondern kan überall für diesen Typ von Standordkarakteriserung angewendet werden. Die Methodik wurde in Schweden im Rahmen der Standortuntersuchungsprogramme für die Endlagerung von verbrauchten Brennelementen entwickelt und ist mit Hilfe von Daten des Äspö Hard Rock Laboratory validiert worden

Jan 1, 2003

By C. M. Sellars, W. E. Stumpf

SYNOPSIS The effects of concurrent recovery, prior creep deformation and concurrent high temperature fatigue on the coarsening of some carbides in steels have been studied. It was found that concurrent recovery enhances the coarsening rate by orders of magnitude and prior creep deformation causes an enhancement of about two times. Finally, concurrent fatigue causes an initial greatly enhanced coarsening rate but after prolonged cycling dissolution of the carbides occurs.

By A. Haque

The shear behaviour of infilled joints produced from ordinary gypsum plaster (gyprock) and bentonite was investigated in the laboratory under Constant Normal Stiffness (CNS) conditions. Shear tests were performed on saw-tooth profiles having Joint Roughness Coefficients (JRC) of 4.75 and 9.25 under an initial normal stress (sno) of 0.30 to 1.10 MPa, and at a normal stiffness (kn) of 8.5 kN/mm. Test data under the same sno and infill thickness to asperity height ratio (t/a) were analysed for two different sets of JRC. The peak shear stress plotted against the t/a ratio under constant sno revealed an increase in peak shear stress with the increase in JRC, up to a t/a ratio of about unity. The effect of roughness on the peak shear stress was observed to be minimal when the t/a ratio exceeded 1.40. A mathematical model for the prediction of peak shear stress due to the increased infill thickness has been developed based on a hyperbolic stress-strain relationship and energy balance principles. The model predictions are in good agreement with the laboratory observations. Le comportement de cisaillement des joints remplis produits à partir de plâtre ordinaire et de bentonite a été étudié dans le laboratoire sous des conditions de rigidité normales constantes. Des essais de cisaillement ont été réalisés sur des profils en dents de scie ayant des coefficients de rugosité des joints (CRJ) variant de 4,75 à 9,25 sous un effort normal initial (sno) de 0,30 à 1,10 MPa, et une rigidité normale (kn) de 8,5 kN/mm. Le résultat des essais conduits sous la même contrainte et épaisseur de remplissage au rapport aspérité/hauteur (t/a) ont été analysés pour deux ensembles différents de CRJ. La variation de l'effort de cisaillement maximal contre le rapport t/a sous une contrainte normale constante a indiqué une augmentation de l'effort de cisaillement maximal avec l'augmentation du CRJ, jusqu'à un rapport de t/a proche de l'unité. L'effet de la rugosité sur l'effort de cisaillement maximal a été minimal quand le rapport t/a a excédé 1,40. Un modèle mathématique pour la prévision de l'effort de cisaillement maximal dû à l'épaisseur accrue du remplissage des joints a été développé sur la base de la variation entre contraintes hyperboliques et déformation et sur des principes de bilan énergétique. Les prévisions du modèle sont en bon accord avec les observations de laboratoire. Das Scherverhalten in mit gewöhnlichem Gips und Bentonit gefüllten Klüften wurde im Labor unter Bedingungen konstanter Normalsteifheit (CNS) untersucht. Scherversuche wurden durchgefürt für Sägezahnprofile mit Werten des Fugenrauhigkeitskoeffizienten (JRC) von 4.75 und 9.25 unter Normalspannungs-werten (sno) von 0.30 bis 1.10 MPa, und bei Normalsteifheit (kn) von 8.5 kN/mm. Testresultate für gleiche Werte von sno und Verhältnis Fülldicke zu Rauhigkeit (t/a) wurden untersucht für zwei verschiedene Werte von JRC. Die Beziehung zwischen maximaler Schubspannung und und t/a Verhältnis unter konstantem sno zeigte einen Anstieg der maximalen Schubspannung mit zunehmendem JRC, bis zu einem t/a Verhältnis von etwa 1.0. Der Einfluss der Rauhigkeit auf den Maximalwert der Schubspannung war minimal solange das t/a Verhältnis den Wert von 1.40 überstieg. Ein mathematisches Modell wurde entwickelt für die Vorhersage der Schubspannung die von zusätzlicher Fülldicke erwartet werden kann, ausgehend von einer hyperbolischen Spannungs-Dehnung Beziehung und dem Energiegleichgewichts-prinzip. Die Modellvorhersagen zeigten gute Uebereinstimmung mit den Laborbeobachtungen.

Jan 1, 2003

By M. Lu, E. Broch

Abstract: The formation and mechanism of rock cavern roof arches are studied and effects of rockbolts reinforcement are evaluated. It is concluded that a self-supported roof arch may be formed by the excavation. To stabilize such a roof arch, fully grouted rockbolts are effective. Tensioned cable anchors may have a negative influence on the arch stability. Zusammenfassung: Die Formation und der Mechanismus von Deckenbögen in Bergkavernen wird studiert und der Effekt von Verstärkung mit Bergbolzen wird bewertet. Es wird festgestellt, dass die Exkavation einen selbst-stützenden / freitragenden Deckenbogen formen kann. Eingegossene Bergbolzen sind effektiv um einen solchen Deckenbogen zu stabilisieren. Spannkabel können unter Umständen eine negative Einwirkung auf die Stabilität des Bogens haben. Résumé: Le mécanisme et la formation de voûtes dans les cavernes rocheures sont étudiés et l'effet du renforcement par boulonnage est évalué. Nous arrivons à la conclusion qu'une voûte autosupportêe peut être formée par excavation. Des boulons entièrement scellés par coulis de bêton s'avèrent efficaces pour stabiliser de telles voûtes. Les tirants d'ancrage peuvent quant à eux nuire à la stabilité de la voûte.

Jan 1, 2003

The 96th Annual General Meeting of The South African Institute of Mining and Metallurgy was held in the Gold Room of the Transvaal Automobile Club in Johannesburg on Wednesday, 11th August, 1993. OBITUARIES The President announced the deaths of the following members of the Institute during the past year. Life Fellow E.F. Laschinger. Other Members R.K. Boright, J.S. Jacobi, R.D. Power, J.H. Cannon, C.J. du Plooy, L.B. Mcrae, C.P. Rossouw, A.L. Sillars, A.W. Heugh, R.K. Briggs, P.J. Stark, and C.S. Stott. As a mark of respect to the memory of the deceased and in sympathy with the bereaved, all rose and observed a moment of silence.

Jan 1, 1993

By D. -H. Park, G. -j. Kim, Y. -J. Park, C. -S. Hong, S. -Y. Choo

To evaluate the quantitative tunnel behavior influenced by characteristics of discontinuity, this pa-per executes the parametric study using 2 and 3-dimensional DEM analysis. First of all, this study finds that displacement and the stress of shortcrete are proportioned to frequency of joint and rockbolt axial force is adversely proportioned too. Secondly, it is found that the most sensitive in-put parameter used in Barton-Bandis(BB) model is residual friction angle. Finally, when joint sets are encountered at tunnel excavation face, to identify the most critical joint orientation is very crucial for a stability of tunnel. La thèse a pour but d’étudier les influences sur la stabilité du tunnel, au niveau du réseau de la discontinuité et de la valeur de sa nature aquis par le projet récemment exécuté en vue de mener à l’analyse quantitative de cette stabilité, en appliquant chaque différent paramètre comme la fréquence de diaclase, la constante de résistance des modèles de Barton-Bandis(BB) ainsi que la relation entre le sens d’excavation du tunnel et le réseau de diaclase en 3 dimensions. En fait, cette étude nous a montré que la fréquence de diaclase s’accroît proportionnellement au déplacement et à la contrainte du béton projeté. L’angle de friction résiduel s’est montré le plus sensible à la stabilité du tunnel parmi les modèles de BB. Aussi à travers l’analyse à 3 dimensions, il s’est vérifié que si l’angle de pente du groupe de diaclase est horizontal entre l’axe du tunnel et la direction, il donne une influence importante sur le comportement du tunnel. En particulier, l’influence était la plus importante sur un fond rocheux dont la diaclase horizontale est grande. Um das quantitative Verhalten des Tunnels zu bewerten, eroertert dieses Papier eine parametrische Studie mit Hilfe der DEM Analyse. Auch wird hier eine zweidimensionale Analyse von Ver-bindungen verschiedener Frequenzen in der Gesteinsmasse, eine sensitive Analyse von allen der im Barton-Bandis-Modell (BB) genutzten Parameter und eine Dreidimensional-Analyse mit ver-schiedenen dreidimensionalen geometrischen Veteilungen von Verbindungen ausgefuehrt. Erstens: Die Studie findet heraus, dass Vedraengung und Druck im Shortcrete proportional zur Frequenz von Verbindungen und Axialkraft der Steinbolzen antiproportinal ist. Zweitens: Es wird herausge-funden, dass die am meisten Sensitiven der im BB-Modell angewendeten Eingaben die am Ende uebriggebliebenen Reibungswinkel sind. Und schliesslich wird herausgefunden, dass wenn Ver-bindungsteile an der Tunnelaushoelungsoberflaeche ausgemacht werden, fuer die Tunnelstabiltaet die Identifikation der meist kritischen Verbindungsorientierung sehr bedeutungsvoll.

Jan 1, 2003

By W. Dziurzynski, S. Nawrat, A. Krach

The paper presents research on the influence of the goaf methane inflow on a fire. The problem was investigated by a computer simulation of a fire developing in a goaf. A relevant mathematical model of the fire was selected, which considered both burning of coal and methane. The combustion process is very sensitive on the oxygen and methane concentrations, which was indicated on graphs of the fire temperature evolution. Examples of computer simulation for various location of the fire were considerd. Analysys of results confirms the influence of the content of the goaf methane on development of fires.

Jan 1, 2003

With the passing of Dr William Bleloch on 20th June 1991, we lost not only a colleague and a good friend but a man who made a very significant contribution to the industrial development of South Africa. He can rightly be called the father of the ekctrochemical and electro-metallurgical industries in this country, since his ideas and dedicated work were directly responsible for the development of these large industries as we know them today.

Jan 1, 1991

By D. D. Howat, J. van der Colf

Selected members of the slag system were reduced in graphite crucibles in an argon atmosphere, and the physicochemical properties of the reduced derivatives of the slags were determined in inert crucibles. It was found that slags having magnesium aluminium titanate as the primary phase before reduction underwent an increase in liquidus temperature, accompanied by a change in the primary phase. No analogous behaviour could be detected for the slags having perovskite as the initial primary crystallization product. In most instances, the viscosity of the melt passed through an initial minimum, followed by an increase as the reduction time was extended. Increased MgO/CaO ratio. basicity, titania content, and reduction temperature all served to accelerate thickening. During reduction, the electrical conductivity of the slags tended to rise relative to the value for the unreduced melt.

Jan 1, 1979

The April General Meeting of the Institute was held in Kelvin House, Johannesburg, on 15th April, 1970, at 4.30 p.m. Mr J. K. E. Douglas (President) was in the chair. There were also present eight Fellows: Dr J. M. Bereza, H. Britten, R. C. J. Goode, C. E. Mavrocordatos, P. W. J. van Rensburg (Council Members), C. A. Border, D. E. French and S. D. Hill. Four Members, J. A. Boyd, P. Crawshaw, D. P. Hugo and A. H. Munro. Two Associates, including I. Robinson. Eleven Visitors, including A. B. Gould, P. M. Haupt, B. Needleman and A. F. Wentzel. Secretary, D. C. Visser. Total Present, 27. OBITUARIES The President: "It is my sad duty to announce the death of the following: Leslie Richard Ulyate, Fellow, who joined the Institute in 1939 and passed away on 10th March, 1970. Stanley Sterling, Fellow, and Corresponding Member for Canada, who joined the Institute in 1926 and passed away on 25th March, 1970. As a mark of respect to the memory of the deceased and in sympathy with the bereaved I would ask you all to rise and observe a few moments' silence." MINUTES The President: "May we confirm the minutes of the General Meeting, held on 21st January, 1970, as published in the March, 1970, issue of the Journal?" Agreed. MEMBERSHIP The President: "I have much pleasure in announcing that the names of the undermentioned candidates, having been published in accordance with By-Law 5.2.2., Council has elected them to membership of the Institute in the following grades: Associate: Rupert George CaIcott. Students: Clive Martin Davis, William Machiel Eksteen, Cecil John Tainton. From Student to Member: Dirk Johannes Hugo. "I welcome the newly-elected members to the Institute and congratulate the member who has been transferred to a higher grade." TALK AND FILMS The President: "Mr Ballantyne may I call on you to present your talk and films on the 'Continuous casting of steel'?" After the presentation of Mr Ballantyne's programme the President said, "Thank you very much indeed for your talk and films, Mr Ballantyne. This is a fast developing subject and we appreciate having such up-to-date information being made available to us, particularly those of us who are unable to go overseas for this purpose. We trust that you won't let the matter rest here, but will put everything down in a paper which we can publish at a later stage for the benefit of our members. Thank you once again." CONCLUSION The President: "I wish to thank members and visitors for their attendance, and now declare the meeting closed." The meeting closed at 6.10 p.m.

By J. -H. Wu, S. Nishiyama, Y. Ohnishi

The behaviors and stress distributions of the inclined jointed rock masses with different dip angles obtained from DDA are compared to the results of laboratory tests. By calculating the block stress distributions, it is confirmed that DDA can reproduce the arching around the trap door when lowering the trap door. The shapes of arching change with the angles of inclined layers. In addition, the earth pressures acting on the trap door shows non-symmetrical distributions when the layers are not horizontal. The stress concentration occurs in one side of the rock masses close to the trap door. Furthermore, the surface settlements are also related to the inclined angle, and the loosening zone in rock masses can be different from Terzghi’s theory [1]. Since, simulations have good agreements with the laboratory test , it demonstrates the applicability of DDA to explain the mechanical behaviors of tunnel, such as arching phenomenon, non-symmetrical earth pressure distributions acting on the trap door, and the surface settlement profile in the jointed rock masses. Dans cet article est décrite l’étude numérique du perçage d’un tunnel dans un massif de couches rocheuses jointes inclinées. La simulation à l’aide de l’Analyse de Déformation Discontinue (DDA), en faisant varier l’angle d’inclinaison des couches de roche, nous apporte des résultats en termes de distributions de contraintes et de comportement des couches, résultats qui sont ensuite comparés avec des résultats de tests en laboratoire. Les résultats confirment le fait que la DDA est capable de reproduire le phénomène d’arcage autour de la trappe lorsque la trappe s’abaisse. Les formes d’arcage varient selon l’angle d’inclinaison des couches de roche. Par ailleurs, lorsque les couches ne sont pas horizontales, la distribution de pression agissant sur la trappe est assymmétrique. La concentration de contraintes se produit du coté proche de la trappe. De plus, les tassements de surface dépendent eux aussi de l’angle d’inclinaison. En conséquence, les résultats de simulation sont en accord avec les tests en laboratoire, ce qui prouve que la DDA permet d’expliquer des comportements mécaniques du tunnel tels que l’arcage, les distributions assymmétiques de pression du sol sur la trappe, ainsi que le profil du tassement de surface dans la masse de roches jointes. Dieser Beitrag beschreibt eine numerische Studie über Tunnel im geklüftetem Fels. Das Verhalten und die Druckverteilungen in den unterschiedlich geneigten und geklüfteten Felsenmassen wird mit Hilfe des Discontinuous Deformation Analysis Programms (DDA) simuliert, und mit Laborversuchen verglichen. Die Resultate bestätigen, dass DDA der Gewölbewirkung im „Trapdoor“ Experiment gut reproduzieren kann. Die Form des Gewölbes, ändert sich mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der Schichten. Bei geneigten Schichten entstehen unsymmetrische Druckverteilungen. Auch die Oberflächenabsenkung ist von dem Neigungswinkel abhängig. Die gute Übereinstimmung der Simulationen mit den Laborversuchen zeigt, dass die DDA-Methode gut geeignet ist, um das mechanische Verhalten von Tunneln, wie z.B. den Effekt der Gewölbewirkung, die unsymmetrischen Druckverteilungen bei geneigten Schichten, oder die Oberflächenabsenkung in geklüfteten Felsenmassen, zu erklären.

Jan 1, 2003

By M. Hakala, P. Tolppanen

A method to predict stress-induced failures around excavations based on the mapped geological and rock mechanical information is studied. Totally of 7 km of newly excavated tunnels are mapped in the Inmet’s Pyhäsalmi mine in Finland at depth between 1000 - 1440 m from which the results and conclusions from the firstly mapped 1.7 km of tunnels are reported. The main rock type at the site is very hard volcanite having uniaxial compressive strength of 230 MPa in median and GSI-value 72 - 80. The maximum in situ stress around the tunnels is 65 - 85 MPa. The prediction of observed stress failures was preceded by comparing elastic 3-D simulation results of tunnels with three statistical yield criteria. Read’s or Hoek & Brown’s yielding criteria are found the most relevant, though, the effect of anisotropy was found to be significant. The most important parameters having a correlation with stress failures are the tunnel orientation and the foliation of rock. Also, the rock type and its strength, tunnel shape and the geological anomalies have their effects. Further, a delay time on mapping was found to clearly diminishing of the most violent failures. Une méthode de prédiction des contraintes à la rupture autour d'excavation, établie sur la base de cartographie géologique et d'information sur la mécanique des roches, à été étudiée. Au total, 7 km d'un tunnel nouvellement percé à une profondeur de 1000 à 1400 m ont été cartographiés dans la mine de Inmet’s Pyhäsalmi en Finlande. La roche principale du site est une vulcanite dur ayant une résistance à la compression uniaxiale de 230 MPa (valeur moyenne) et une valeur GSI de 72 - 80. La contrainte in situ maximale autour du tunnel se situe entre 65 et 85 MPa. La prédiction des contraintes à la rupture observées a été évaluée en comparant les résultats d'une simulation 3D d'un tunnel avec trois critères de limite d'élasticité statistiques. Le critère de limite d'élasticité de Read ou de Hoek & Brown’s se trouvent être les plus important, même si les effets de l'anisotropie sont significatifs. Les paramètres les plus importants ayant une corrélation avec la rupture sont l'orientation du tunnel et la foliation de la roche. De plus, le type de roche et sa résistance à la compression, la forme du tunnel et les anomalies géologiques ont aussi leur importance. Finalement, un délai dans la cartographie résulte en une diminution nette des ruptures violentes. Basierend auf kartierten geologischen und felsmechanischen Informationen, wird eine Methode untersucht, um spannngsbedingtes Versagen um Ausbrüche herum vorherzusagen. Insgesamt werden 7 km neu ausgebrochenen Tunnels in einer Tiefe zwischen 1000 und 1400 m in der Inmet Pyhäsalmin Mine in Finnland kartiert. Das hauptsächlich vorkommende Gestein ist sehr hart und vulkanischen Ursprungs mit einer mittleren einachsialen Druckfestigkeit von 230 MPa (Medianwert) und einem GSI-Wert von 72-80. Die maximale In-situ-Spannung im Tunnel beträgt 65-85 MPa. Die Vorhersage von beobachteten Spannungsversagen werden weitergeführt indem man elastische 3-D-Simulationsergebnisse von Tunneln mit drei statistischen Fliesskriterien vergleicht. Read's oder Hoek's Fliesskriteria werden dabei als die relevantesten Kriterien angesehen, obwohl auch der Effekt der Anisotropie als wesentlich erachtet wird. Die wichtigsten Parameter für eine Korrelation von Spannungsversagen sind die Orientierung des Tunnels und die Schieferung der Gesteinsschichten. Desweiteren haben Gesteinsart, Tunnelprofil und geologische Anomalien ihren Einfluss. Ausserdem zeigt sich, dass eine Verzögerung bei der Kartierung die ausgeprägtesten Versagen deutlich verringern.

Jan 1, 2003

By J. Gómez-Hernández, P. K. Kaiser

Abstract The process of stress-induced fracturing around underground excavations in brittle rock is associated with dilation or volume increase of the failed, fractured rock. Different attempts to account analytically for this dilation have been made within the framework of plasticity theory. This theory has been developed mostly for metals, strain-hardening materials or soils, but brittle failure of rock-like materials is characterized by strain-softening behaviour and the volume change is dominated by geometric factors, which may violate stability principles of plasticity. In this work a semi-empirical Rock Mass Bulking Model (RMBM) was developed, using as starting concepts: dilation angle, plastic strain rates, effective deformation modulus, effective Poisson's ratio, Griffith locus, and the definition of a bulking factor BF introduced by Kaiser et al. (1996). The model was calibrated in order to obtain bulking factors that are consistent with experimental data and case studies of measured bulking around underground excavations. Résumé La fracturation provoquée par le stress autour des excavations souterraines dans le minéral friable est associée à la dilatation ou à l’augmentation du volume de la roche en rupture. Dans le cadre de la théorie de la plasticité, différents essais ont été faits dans le but de trouver une justification analytique pour cette dilatation. Cette théorie a d’abord été élaborée pour les métaux, les matériaux ou les sols d’écrouissage, mais la rupture fragile de matériaux d’aspect rocheux est caractérisée par un comportement d’amollissement et le changement de volume est dominé par des facteurs géométriques, ce qui pourrait ne pas être conforme aux principes de stabilité de la plasticité. Dans le présent ouvrage, un Modèle semi-empirique de masse rocheuse a été élaboré, dont les concepts initiaux sont les suivants : angle de dilatation, vitesse de fluage plastique, module effectif de déformation, coefficient effectif de Poisson, locus de Griffith, et la définition d’un facteur de foisonnement FF apportée par Kaiser et al. (1996). Le modèle a été calibré afin d’obtenir des facteurs de foisonnement qui soient conformes aux données expérimentales et aux études de cas sur le foisonnement mesuré autour des excavations souterraines. Kurzfassung Der Prozess von Brüchen in unterirdischen Abgrabungen in sprödem Gestein ist mit der Ausweitung oder der Volumenzunahme des gebrochenen Gesteins verbunden. Verschiedene Versuche im Rahmen der Verformbarkeitstheorie haben versucht, diese Ausweitung analytisch festzustellen. Die Verformbarkeitstheorie wurde hauptsächlich für Metalle, kalthärtende Werkstoffe oder Böden entwickelt, da sprödes Versagen von Gestein ähnlichen Werkstoffen von kaltenhärtendem Materialverhalten gekennzeichtnet ist, und die Volumenveränderung von geometrischen Faktoren beherrscht wird, die die Stabilitätsprinzipien der Plastizität übertreten. In dieser Arbeit wurde ein halbempirisches Rock Mass Bulking Model (RMBM) (Modell für das Aufgehen der Gesteinsmasse), entwickelt, für das die folgenden Anfangsprinzipien benutzt wurden: Ausweitungswinkel, plastische Fliessensätze, wirksames Verformungsmodul, leistungsfähiges Poissons Verhältnis, die Griffith Ortskurve und die Bestimmung eines Aufgehensfaktor BF1 der von Kaiser et al. (1996) eingefürt wurde. Das Modell wurde so kalibriert, dass es die Aufgehenfaktoren erzielte, die mit den Vesuchsangaben und den Fallstudien von Aufgehensmessungen in unterirdischen Abgrabungen übereinstimmen.

Jan 1, 2003

By F. T. Cawood

Inauguration of the new political dispensation in South Africa in 1994 initiated a dynamic shift in the ownership, management and development of the country’s affluent mineral heritage. The process of substituting the old South African regime with a new equitable system, started soon after the 1994 election of the African National Congress (ANC) to parliament. The Congress’ Freedom Charter revealed the intent of the new dispensation when it called for radical transformation of mineral development. However, since 1955 there have been important changes affecting the rules of mineral development. These are: •Firstly, a drastic change in politics ushered in by negotiation, a spirit of reconciliation and a desire to settle disputes peacefully •Secondly, the globalization of the South African mining industry in tandem with the opening of domestic mineral resources to foreign capitalists; and •Thirdly, the introduction of sustainable development as a holistic approach to mineral development in order to replace traditional narrow-minded environmental management. Each of these significantly shaped the new mineral investment environment of South Africa. This paper represents a summary of the historical developments leading to the current Mineral and Petroleum Resources Development Act No. 28 of 2002, its Regulations, the much-publicised Broad-Based Socio-Economic Empowerment Charter and its associated Scorecard.

Jan 1, 2003