This paper deals with rock mechanics studies for the optimization of the design lay-out in the Osceola Valley ornamental stone basin (north-west Italy). The exploitation planning has to consider the different structural and geological situations observed in this area. The most typical instability problems have been recorded and studied within this work and the more suitable modeling methods are described, taking two real cases into account. The rock excavation modeling has been performed by using numerical methods such as the Distinct Element Method (DEM) and the limit equilibrium method (LEM). In addition the water effect on the joints has been simulated in the numerical analyses. The scale effects on the discontinuity shear strength have been computed for the different joint sets and foliation by means geostatistical analysis of the discontinuities profiles. Numerical methods were also used in designing the remedial works for the restoration of the quarry slopes that failed.
Le memoire reported les etudes geomecaniques pour l'amelioration de I'explotation des carriers de Pierre de tailed de la Vale d'Ossola. La ruche est. constitute par un orthogenesis regulierement jointe et avec une structure schistose. Les carrieres sont placees sur deux pentes opposees de la Vale et presentent differerues orientations des parois d'excavation. Deux differents cinematize des blocs de ruche (glissementet renversement), exposes sur les parois d'excavation, se presentent à la suite du developpement de I' exploitation. Les phenomena d'instabilite qui not dejà emu lieu dans Ie basin exigent I' implementation de methods d'exploitation plus sûres et plus rationelles. L'effet d'echelle sur la resistance au cisaillement a et etudie pour les discontinuites et pour la schistosite, avec des methods geostatistiques Les resultats de ces etudes not permis, utilisant la methode de I'equilibre limite, la determination optimal des orientations et des dimensions des block à exploiter. Une modelisation numerique par blocs a ete realise pour etudier Ie comportement des parois d'excavation et determiner une nouvelle methode d'exploitation.
Es wurde das Verhalten von Felsen untersucht. Ziel ist die Optimierung des Steinbruchs fur Zierstine im Osceola Tal (Nord-West Italien). Der gewonnene Stein stammt aus einer Orthogneiss-Formation mit relmaßigen Verbindungen und Schechter. Die Steibrueche befinder sich zu beiden eiten des Tals mit einer unterschiedlichen Ausrichtung fur den Abbau. Unterschiedliche Rutsch und Sturzablaufe der Felsmassen wurden untersucht, die auf die Steibruchwande aufgrund der Arbein im Steinbruch wirken. Die geringe Stabilitat, die in dieser Legend festgestellt wurde, machten die Festlegung eines sicheren und rationaleren Abbauschemas notwending. Fuer das Erstellen von Gesteisabbaumodellen wurden numerische Verfahren wie zum Beispiel die Distinct Element Method (DEM) und die Grenzequilibrium-Methode eingesetzt. Die Auswirkung von Wasser auf die Verbindungen wurde benfalls mittels numerischer Analyse simuliert. Ebenfalls ausgefuhrt wurden Tests an einem physischen Modell, um die Möglichkeiten der verschiedenen numerischen Methoden zu Bewerten. Desweiteren wurden numerische Methoden eingesetzt, um Gegenmaßnahmen fur die Wiederhestellung der Stein bruchseiten zu entwerfen, die zusammengestuerzt waren.
The area of interest is located in north-west Italy, in the region of Piedmont. This area is situated within the Western Alps in the province of Verbania. It is a district that has several quarries, which supply ornamental stones and other materials, both for the local and world-wide market. The exploited rock mass is an orthogneiss formation outcropping on slopes crossed by the river Toce flowing north-south. The structural geology is characterised, at the local scale, by foliation planes plunging towards south-west in such a way to be oriented downhill on the west side of the valley and uphill on the east side. Two conjugate joint sets intersect the rock mass with similar spacing and persistence in the area of the whole basin. The exploitation of quarries located on both sides of the valley needs to take into account the stability problem of the excavation faces (Figure I).