It is often observed that the rock surrounding underground excavations is fractured and yet the excavations, as structures, do not collapse. The behaviour of fractured rock is thus of great practical interest since a knowledge thereof may permit better control of the fracture zone around excavations in rock, thus resulting in an increase of the safety and economy of underground structures.
Little experimental data are, however available on the behaviour of fractured rock and while some laboratory tests have been conducted no results of underground investigations have, as yet been reported.
This paper deals with underground tests on large coal specimens aimed at determining the behavoiour of fractured coal. Experimental results are discussed and it is shown that it is possible to determine the complete load-deformation data of coal after failure by testing large coal specimens on site. Experimental techniques employed and details of equipment used in the investigation are given.
Practical applications of this work are outlined.
Studies of the mechanism of brittle fracture of rock [1] revealed that safe and economic design of structures in rock depends, in many cases, on the behaviour of fractured rock. In some instances, such as at great depths, it is impossible to avoid the fracturing of rock around mining excavations, but provided the failure behaviour of fractured rock [2] is known and understood, steps may be taken to ensure that fractured rock remains stable [3]. In this context, "stability " is a condition in which sudden and violent rock failure does not occur and in which, if slow and gradual fracturing does occur, it can be controlled or even halted.
Whether or not rock fails in a stable, non-violent manner depends upon the relative stiffnesses of the loading system and the rock specimen tested [2]. Thus, in the practical case of room and pillar mining, this will depend upon the relative stiffnesses of the roof-and-floor strata and that of the pillars.
Diagrammatically, this may be represented by considering the complete load-deformation curve of a rock specimen and the stiffness of the testing machine, as depicted in Figure la.
Il a souvent été observé que la roche enrobant des excavations souterraines est fracturée mais que cependant celles-ci, en tant que structures, ne s’écroulent pas. La connaissance du comportement de la roche fracturée est dès lors de grand intérêt pratique car elle permettrait un meilleur contrôle de la zone de fracture autour des excavations; il serait possible de ce fait d’augmenter les facteurs sécurité et économie.
Peu de renseignements expérimentaux sont obtenables et, bien que certains essais de laboratoire ont été conduits, aucun résultat de recherches directes en sous-sol n’a été jusqu’à présent reporté.
La présente communication traite d’essais souterrains effectués sur de grands échantillons de houille dans le but ce déterminer le comportement de la houille fracturée. Les résultats expérimentaux sont analysés et il est démontré qu’il est possible de rassembler des données complètes de charge-déplacement de la houille après ruputre en analysant de grands échantillons sur place. Les techniques expérimentales ainsi que les détails de l’équipement utilisé sont décrits.
Les applications pratiques de ce travail sont également soulignées.
Häufig wird beobachtet, dass das Gestein in der Umgebung von bergmännischen Hohlräumen gebrochen ist, diese Hohlräume selbst jedoch als Konstruktion betrachtet, nicht zu Bruch gehen. Das Verhalten und die Eigenschaften von gebrochenem Gestein sind daher von grosser praktischer Bedeutung, denn die Kenntnis dieser Eigenschaften kann zu einer besseren Beherrschung der Bruchzone um Hohlräume im Gebirge führen, wodurch erhöhte Sicherheit und grössere Wirtschaftlichkeit von untertägigen Konstruktionen erreicht werden können.
Bisher stehen jedoch nur spärliche Versuchsergebnisse über das Verhalten von gebrochenem Gestein zur Verfügun; obwohl einige Laboratoriumsversuche durchgeführt wurden, sind noch keine Ergebnisse von Untertageversuchen bekannt geworden.
Die vorliegende Arbeit bezieht sich auf Untersuchungen, die unter Tage an grossen Kohleprobekörpern vorgenommen wurden und die die Ermittlung des Verhaltens von gebrochener Kohle zum Ziel hatten. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden besprochen und es wird die Möglichkeit nachgewiesen, die Last-Verformungswerte der bei Überschreiten der Festigkeit gebrochener Kohle durch Untertageversuche an grossen Probekörpern zu bestimmen. Die hierbei zur Anwendung gekommenen Versuchsmethoden werden erläutert sowie Einzelheiten der bei diesen Versuchsreihen verwendeten Messeinrichtungen mitgeteilt.
Praktische Anvendungsmöglichkeiten dieser Arbeit werden umrissen.
