Fracturing of rock at low stress levels can be a source of unexpected problems in rock engineering:
the resulting instability can be a safety hazard;
in very brittle rocks it may be associated with violent failure of the rock and strainbursting (rockbursting);
it usually leads to an unexpected requirement for rock support, with time and cost implications;
in rock boring projects, it may result in fracture of the rock ahead of the bored face and in the walls of the bore behind the face. This may lead to cutter head vibration, increased cutter wear and consequently decreased performance and increased costs.
Examples of situations in which fracturing of rock at very low stress levels has been observed will be described. This will include details or estimates of the in situ stress magnitudes and the rock strengths involved.
La brisure de roche sous faibles contraintes peut être l'origine de problèmes inattendus en genie minier:
L'instabilite resultante peut devenir un danger
Elle peut provoquer des eclatements violents des roches fragiles
Elle necessite souvent une infrastructure de soutien de la roche, ayant des implications sur les coûts et les delais
Les forages de la roche peuvent provoquer une brisure de celle-ci au niveau de la surface foree mais ainsi à l'interieur de la roche, causant parfois des vibrations et une fatigue de la tête de forage, induisant une baisse de performance et un accroissement des coûts.
Nous avons decrit ci-après des exemples de situations de brisure de roche sous faibles contraintes.
Cette description comprend des details ou des estimations des forces et des contraintes impliquees.
Cette etude represente la base du travail de recherche effectue sur le phenomène.
Rißbildung im Gestein unter niedrigen Stressbedingung kann eine mögliche Ursache sein fuer unerwartet auftretende Probleme in der Felsmechaniklehre:
Die resultierende Instabilitat stellt ein mögliches Sicherheitsrisiko dar;
In sehr sprödem Gestein kann es verbunden sein mit einem plötzlichen und gewaltsamen Zerfall des Gesteins;
In den meisten Fallen ist eine nicht eingeplante Gesteinsabstuetzung erforderlich, und damit ein Zeit- und Kostenaufwand verbunden;
Bei Bohrungsprojekten kann es dazu fuehren, daß es wahrend des Bohrvorganges zu einer Rißbildung im Gestein hinter und vor der gebohrten Felswand kommt. Dies kann Bohrkopfvibrationen, eine erhöhte Bohrkopfabnutzung und folglich eine Bohrleistungssenkung, sowie Kostenerhöhung zur Folge haben.
Das Phenomen von Gesteinsrißbildung unter niedrigen Stressbedingung wird anhand von einigen dokumentierten Beispielen erörtert. Diese beinhalten zudem Details oder Schatzungen bezueglich der Starke des in situ Stressfeldes, sowie der gegebenen Gesteinsstarken. Die mit diesem Beitrag dokumentierten Ergebnisse formen eine Grundlage zur weiteren Forschung dieses Phenomens.
The occurrence of stress induced fracturing of rock is commonly observed in both civil engineering and mining situations. Such fracturing is very common in high stress situations such as in the deep gold mines of South Africa. The impression might be gained that such behaviour is limited to locations of particularly high stress. However, this is not the case, and stress induced fracturing often occurs, perhaps unexpectedly, at low stress levels. If such behaviour is not anticipated, excavation and construction problems can develop, including safety hazards, unexpected support requirements, more difficult excavation conditions, longer construction times, and ultimately higher costs.
The purpose of this paper is to draw attention to this situation and, by means of examples drawn mainly from the literature, illustrate that the phenomenon of fracturing at low, and even very low, stress levels is not uncommon. These examples are drawn from both the civil engineering and the mining environments.
In the following examples, the rock strengths and in situ stresses associated with the rock fracturing are identified. In some cases these data are available from tests and measurements.
