SUMMARY:

The report covers three aspects of hard rock mass mechanics with respect to large caverns, namely: orientation of cavern axes applying to massif parameters; evaluation of cavern mechanical system and their supporting elements; cavern wall state monitoring by means of measurement devices. Orientation of cavern axes with respect to direction of natural stress vectors and axes of folding and fracture discontinuities is of great importance for underground cavern stability. Tectonic stresses having been measured in-situ are considerably higher than gravitational ones and more often oriented in horizontal direction. Monitoring of rock, roof and wall exposure state is of great importance for construction and maintenance of large caverns. The eleborate procedure and laser.tacheometer for surveying inaccessible rock exposures in caverns are very efficient means for determining cavern attitude with relative error not more than 1/300 at loo-150m distance.

ZUSAMMENFASSUNG:

Im Vortrag betrachtet man drei Aspekte der Mechanik des Felsmassivs im Zusammenhang mit grossen Hohlraumen: die Orientierung der Hohlraumachsen in Bezug auf die Massivparameter; die Abrechnung des mechanischen Systems der Hohlraume und ihrer Stuetzelemente; die messtechnische Kontrolle des Wandezustandes des Hohlraums. Die grosse Bedeutung fuer die Stabilitat der Untertagehohlraume hat die Orientierung ihrer Achsen in Bezug auf die Richtung der Vektorwirkung der Naturspannungen und die Achsen der plikativen und zerreissenden Massivstörungen. Mit Hilfe der direkten Messungen im Felsmassiv wurden die tektonischen Spannungen, die die Grössen der Gravitations- und Orientierungsspannungen in der Horizontalrichtung bedeutend ueberschreiben, bestimmt. Bei dem Abbau der grossen Hohlraume hat die Kontrolle des Zustandes der Freilegung der Gebirge im Dach und in den Wanden die grosse Bedeutung. Die ausgearbeitete Methodik und der Lasertacheometer sind effektiv fuer die markscheiderische Aufnahme der unzuganglichen Freilegungen der Gebirge in den Hohlraumen, die ihre Lage im Raum mit dem relativen Fehler nicht mehr 1/300 in der Entfernung 100–150 m bestimmen lassen.

RESUME:

Les trois aspects de la mecanique des massifs rocheux sont envisages dans le rapport en liaison avec des excavations de grande ouverture: l''orientation des axes des excavations de grande ouverture relative des parametres du massif; le calcul du system mecanique des excavations et de leurs elments de base; le contrôle de l''etat des parois des excavations à l''aide des instruments de mesure. L''orientation des axes relative des directions d''actions des vecteurs de contraintes naturelles et relative des axes des discontinuites du massif plissees a une grande importance pour la stabilite des excavations souterraines. Les contraintes tectoniques, etablies par des mesures directes dans le massif, sont plus grandes que des valeurs des contraintes gravitationnelles et orientees le plus souvent horizontalement. Au cours de creusement des excavations de grande ouverture le contrôle d''etat des affleurements de roches dans le toit et des parois des excavations est d''une grande importance. La methode et le tacheometre à laser elabores pour le leve des affleurements non-admissibles des roches dans les excatations sont bien effectifs pour cela et permettent d''etablir leur emplacement dans l''espace avec une erreur relative pas plus 1/ 300 à distance 100–150 m.

Room mining is widely spread when thick mineral deposits characterized by hard ores and enclosing rocks are developed. In some cases such deposit mining is made without overlying rock caving when for instance it is necessary to preserve earth surface and to prevent underground water breaking through out of overlying rocks. mining efficiency in this case depends on grounded solutions of some geomechanical aspects and in the first place on rational (for this given conditions) room and pillar dimensions. The authors will. consider some aspects of rock massif mechanics while formation of large cavern (rooms) ordered systems and respective system of their supporting pillars according to the example of one of the USSR iron ore deposits. Mining system is schematically shown in figure 1.

(Figure in full paper)

Similar problems are also met in other cases of large underground cavern usage. In the present report some aspects of isolated cavern stability are not to be covered. Chosen from the wide range of geomechanical problems connected with evaluation of parameters both of caverns themselves and their supporting pillars three aspects of this problem are under discussion, namely: cavern axes orientation relatively to massif natural parameters; evaluation of effective stress and strain in such system elements analytically; instrumentation monitoring of underground cavern (room) wall position.

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