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By T. Y. Yunsel

Estimation techniques such as polygonal, triangular prism, trapezoid, isopach maps, and inverse distance methods are often used in ore or industrial minerals deposit evaluation. These techniques do not express the variability of the deposit and do not allow a determination of the reliability of the estimates. However, geostatistical methods can express a measure of the error associated with the estimates, by finding weighting coefficients for a given mining block, and can also help with data configuration that minimizes the error. This work addresses an application study on the quality and reserve characteristics of the cement raw materials of the Adana Cement Factory in Adana, Turkey, based on the spatial distribution and variability of the chemical components (Si02, CaO, A1203, Fe203). The study has been carried out using a geostatistical procedure that is useful for site assessment, characterization, and monitoring situations where data are collected spatially. Directional and omnidirectional experimental variograms of the cement raw material variables showed that neither strong geometric nor severe zonal anisotropy exists in the data. The most evident spatial dependence structure expressing the continuity for omnidirectional experimental variograms were characterized by exponential and spherical variogram models. These models have been used in cross¬-validation analysis, which proved that these models, their parameters, and kriging parameters are applicable for the study area. Quality contour maps of the deposits at given levels underground were estimated using a kriging interpolation technique. Anomalies such as bullseyes and drift were not observed in the maps that were generated. Kriged maps showed the spatial distribution of quality continuity and variability of the deposits. Grade-tonnage curves and total tonnage estimates in the particular grade were determined using ordinary kriging in order to improve the mining operation and planning. Consequently, local uncertainty and the probability of extreme values occurring are tools of prime importance for the mine planning, the optimum mix of raw materials coming from different quarry stopes.

Jan 1, 2012

By R. Katzenbach, M. Vogler, U. Adamietz

Abstract The design of deep excavation pits in rock mass is dependent as well on the mechanical properties of the rock mass as for example the orientation and the type of discontinuities like bedding planes, joints and fissures, the length of the discontinuities (persistence), the grade of weathering, the strength of rock mass, and the shear strength in the discontinuities, etc., and also on the respective boundary conditions specific for the project, and here especially the geometrical boundary conditions. The basic mutual influences and interactions between these boundary conditions are explained and exemplary presented at an excavation pit with a depth of 18,5 m, situated at a slope with a surface near groundwater table. Résumé La planification des excavations profondes dépend aussi bien de la qualité mécanique du roc, par exemple la location de la texture de la surface de moindre résistance, le degré de rupture, le degré de décomposition, la dureté du roc et la résistance limitée au cisaillement de la texture de la surface de moindre résistance que des conditions limitées spécifiques pour le projet, ici en particulier des conditions limitées géométriques. Les influences et interactions essentielles et mutuelles entre les conditions limitées isolées seront expliquées et présentées à l’aide d’une excavation 18,5 m de profondeur, située sur une pente où le niveau des eaux souterraines est près de la surface. Kurzfassung Die Planung tiefer Baugruben im Fels hängt sowohl von den mechanischen Eigenschaften des Fels wie z.B. der räumlichen Lage des Trennflächengefüges, dem Durchtrennungsgrad, dem Verwitterungsgrad, der Gesteinsfestigkeit sowie der Scherfestigkeit des Trennflächengefüges als auch von den projektspezifischen Randbedingungen hier insbesondere von den geometrischen Randbedingungen ab. Die wesentlichen gegenseitigen Einflüsse und Interaktionen zwischen den einzelnen Randbedingungen werden aufgezeigt und an einer 18,5 m tiefen Baugrube in Hanglage mit oberflächennahem Grundwasser vorgestellt.

Jan 1, 2003

By R. C. D. Phillis

Conventional stoping in hard rock mining is largely considered an operational environment. This paper suggests that stoping falls within the realm of a project management environment typified by uncertainty, variation, and large numbers of interdependencies. Stoping was then equated to a micro-project with many simultaneous activities that had to be executed accurately using finite resources within limited shift durations in order to reach specific goals. Critical chain project management (CCPM) principles were applied to the stoping activities, and the results showed that the number of blasts per panel can be significantly increased by successfully moving the distribution of work as close as possible to the start of shift. Critical chain principles also assisted in facilitating re-focusing and teamwork among stoping crews as well as between day- and night-shift crews. The main recorded success was in managing inherent protective capacities/local contingencies/fat/buffers that are found in all projects. The impact on mine health and safety (MHS) was significant as individual operators and crews became convinced that they could perform all stoping tasks (activities) without compromising accuracy or speed.

Jan 1, 2011

By T. Mwanza, B. N. Belford, P. Conradie

"Metix has introduced a three-piece ’deep-cooled’ copper slag tapblock into a six in-line copper matte settling electric furnace. The tapblock was designed without any internal refractory; it relies purely on the development and maintenance of a freeze lining on its hot face and within the tapping channel to protect the copper and promote the integrity of the surrounding endwall refractory lining. In addition, the geometry of the tapblock further supports the sidewall refractories, reduces the impact of funnelling and, therefore, the need for premature rebuilding of the furnace endwall, and facilitates easy removal and replacement of the wear components even under ’hot’ furnace conditions. Eighteen thermocouples embedded in the copper components ensure full resolution of the copper condition, enabling plant personnel to identify wear rates, estimate freeze lining thickness and stability, and schedule replacement of spares and wear components well in advance.At the time of writing the tapblock had been in operation for 6 months with approximately 350 000 t of slag having been tapped through it. Every indication is that the design will limit the need for premature relining of the furnace endwall due to rapid deterioration of the tapblock and its surrounding refractories. IntroductionNonferrous furnaces rely heavily on the maximization of refractory campaign life to increase profitability and reduce planned downtime. In large electric copper slag-cleaning furnaces utilizing insulating linings, campaign lives of six or more years are realistic if consideration is given to each aspect that can degrade the refractory lining during the campaign. An area that is particularly vulnerable is the slag tap-hole and the local surrounding refractory. To avoid premature relining of the furnace walls, every effort should be made to consider not only the tap-hole design itself, but also the selection of the sidewall refractory material and its construction immediately adjacent to the tap-hole, and furthermore the interplay between the tapblock and this adjacent refractory. A holistic approach to the design that considers these interdependent features in the slag tapping area can reduce the incidence of accelerated refractory wear (‘funnelling’), support the surrounding refractories to prevent their collapse, introduce easily replaceable wear components that can be exchanged with the furnace still ‘hot’, and encourage and maintain a stable freeze lining at the refractory hot face that maximizes the tapblock and refractory lifetime."

Jun 1, 2019

By B. O. Odera

The Pt-based alloys have a high potential for replacing some Ni-based superalloys (NBSAs) used in the highest temperature and most aggressive environments, and vanadium would be a beneficial alloying element. Six alloys of average compositions Pt-26.6Al-9.1V, Pt-23.1Al-17.8V,Pt-9.6Al-21.1V, Pt-17.4Al-6.4V, Pt-22.3Al-7.9V, and Pt-6.0Al-10.1V (all in at.%) were manufactured by arc-melting and examined in the as-cast condition using scanning electron microscopy and X-ray diffraction (XRD). Five samples were heat treated at 1 000°C for 1 500 hours and water quenched, then examined. The phases were identified using energy-dispersive X-ray spectroscopy and the identities were confirmed by XRD. In most of the samples, the phases existing in the as-cast condition were different from those at 1 000°C after ~1500 hours heat treatment. A solidification projection, an isothermal section and a liquidus surface projection were determined for the Pt-rich corner.

Jan 1, 2012

By T. Saito, S. Murata

An original concept of JRC-diagram that can evaluate JRC and its size-effect by using a fractal model was proposed. In order to confirm the applicability of the JRC-diagram, first, JRC of the tensile fracture surfaces of a granite and a sandstone were evaluated by both the JRC-diagram and Barton's JRC-profiles, and then, it was compared with the JRC inversely calculated from the peak shear strength that is obtained from the shear test for each fracture using Barton's empirical equation. As a result, JRC evaluated by the JRC-profiles was much smaller than the inversely calculated JRC. On the other hand, it became clear that JRC evaluated by the JRC-diagram is almost the same with the inversely calculated JRC, if the size of interlocking is evaluated correctly. Therefore, for the JRC evaluation, it is thought that the JRC-diagram is more applicable than the JRC-profiles. Als ein neues Verfahren zur Bewertung des Rauheitsindexes JRC für die Bruchfläche von Felsenschichten anhand eines fraktalen Modells, wobei auch der Maßeffekt berücksichtigt wird, wird ein JRC-Diagramm vorgeschlagen. Um die Angemessenheit der Bewertung vom JRC mit diesem JRC-Diagramm festzustellen, wurden die JRC-Werte an einer Bruchfläche zwischen Granit und Sandstein sowohl mit dem JRC-Diagramm als auch mit dem herkömmlichen JRC-Profilverfahren bewertet. Anschließend wurden die durch die beiden Verfahren ermittelten Werten mit den JRC-Werten verglichen, die von den Schertestergebnissen mit Hilfe von Bartonschen Erfahrungsformel zurückgerechnet werden können. Daraus ergab sich, daß das JRC-Profilverfahren ziemlich kleinere JRC-Werte gibt als bei der Zurückrechnung, während die JRC-Werte durch das JRC-Diagramm unter entsprechender Bewertung des Ineinandergreifungsmaßes an der Bruchfläche beinahe gleich sind wie die zurückgerechneten Werte. Diese Tatsache weist darauf hin, daß das JRC-Diagramm eine bessere JRC-Bewertungsmethode als das JRC-Profilverfahren darstellt. Nous avons proposé le diagramme JRC, nouvelle méthode d'évaluer JRC qui est un indice de rugosité superficielle d'une fracture de roche à l'aide du modèle de fracturation, compte tenu de son effet d'échelle. Pour vérifier la validité de JRC évalué au moyen de ce diagramme, nous avons évalué JRC d'une fracture de roche, granite et grès, par le diagramme JRC et le profil JRC, méthode conventionnelle, et les résultats ainsi obtenus ont été comparés avec la valeur de JRC calculée en sens inverse à l'aide de la formule empirique Barton sur la base des résultats de l'essai de cisaillement des fractures. Il en résulte que la valeur de JRC obtenue par le profil JRC était assez faible en comparaison avec la valeur calculée en sens inverse alors que celle de JRC obtenue par le diagramme JRC correspondait approximativement à la valeur calculée en sens inverse à condition d'évaluer l'échelle d'endentement d'une fracture. Par conséquent, nous considérons que le diagramme JRC est une meilleure méthode d'évaluation de JRC par rapport au profil JRC.

Jan 1, 2003

By M. du Plessis

This paper describes the evaluation of a limit equilibrium model to simulate the behaviour of crush pillars in platinum mines. An analytical model was derived to calculate the residual average pillar stress (APS) values of the crush pillars. The values predicted by this model were compared to the numerical values obtained from TEXAN simulations. In general, the limit equilibrium model appears to be very attractive for simulating pillar failure as the gradual crushing of the outside of the pillar and the transfer of stress to the intact core can be replicated. The value of the TEXAN crush pillar model was further demonstrated by simulating an idealized layout with crush pillars between two adjacent panels. The simulations illustrated that oversized pillars will not crush close to the face and this may lead to seismic failure in the back area. An important finding of the study is that closure measurements may prove to be a very valuable diagnostic measure in crush pillars layouts. Distinct differences in magnitudes of closure were simulated for a scenario where the pillars crush as expected, compared to the scenario where an oversized pillar is left. Experimental closure data collected in a crush pillar stope provided further evidence regarding the value of closure measurements in these layouts.

Jan 1, 2011

By I. J. Barker

Keywords: Submerged-arc furnace, plasma furnace, d.c. furnace, scale up, Søderberg electrodes, smart grid, demand side management, load shedding This paper argues that the scale up of furnaces and the supply of electricity are going to be two major issues that will affect the ferro-alloy industry in the near future, and that economic factors will drive this development. The most common type of furnace for producing ferro-alloys at present is the submerged-arc furnace with three electrodes, fed from a three-phase a.c. electrical supply. The scale up of this technology has now reached a fundamental constraint, which is caused by the electrical reactance of the secondary circuit. If the economy of any further scale up is to be achieved in the future then a different technology will have to be used. The supply of electrical power in future is likely to become a more complex issue than it is at present. Existing submerged-arc furnaces tend to run at fairly steady loads, but the ability to swing the load under demand-side management may offer advantages, and may allow a furnace to get cheaper power from the organisations that supply this power. This will have to be counterbalanced against the nuisance factors incurred by having a varying load in the operation of the furnace. Various options are therefore discussed in this paper. The possibility of scale up of Søderberg electrodes is discussed, as well as the use of d.c. power and multiple electrodes. Some of the issues with load swinging are also examined. A particular scenario is also briefly presented to show that considerable further scale up of ferro-alloy furnaces is still possible.

Jan 1, 2011

By M. J. Little

Potgietersrust Platinums Ltd (PPRust) is Anglo Platinum?s only open pit operation. The major slope stability concern at PPRust is rapid, small-scale brittle failure on the west wall of Sandsloot open pit. In order to improve safety and mine more economically, a comprehensive slope monitoring strategy has been implemented. In the last 3 years four new state-of-the-art monitoring systems have been installed namely an ISSI microseismic monitoring system, a GeoMoS automated prism monitoring system, prismless Riegl laser scanners and a GroundProbe slope stability radar (SSR). Groundwater monitoring and visual monitoring have also been improved over the same time period. To complement the visual inspections, SiroVision digital photogrammetry is now used for predicting where future failures may occur. All these monitoring tools provide primary monitoring which is used to identify high risk areas. The SSR is then set up in that area to provide early warning of failure so evacuation can be successfully done. Fault tree analysis has proved that with this comprehensive slope monitoring strategy the geotechnical risk at PPRust is greatly reduced, allowing mining to continue safely and economically in challenging conditions.

Jan 1, 2006

By R. Ribacchi, P. Tommasi, C. Consorti, P. Campedel

The runout of dry blocky rock avalanches produced by planar rockslides affecting a limestone formation with clayey interbeds is analysed by means of distinct element modelling. Numerical analyses are validated by means of the back analysis of a historical rockslide occurred in the investigated area and physical aspects of the phenomenon evidenced by modelling are discussed. On analyse par la méthode aux élements distincts la distance de parcours des avalanches rocheuses sèches produites par des glissements plan interessant une formation de calcaire à intercalaires argilleux. Les analyses numeriques sont validées à l’aide de la back-analysis d’un glissement historique survenue dans le site en examen. On décrit les aspects physiques su phénomène mis en évidence par la modélisation efféctuée. In diesem Beitrag wird die Reichweite von Steinlawinen besthend aus trockenem blockhaftem Fels mittels der Distinct Element Methode untersucht. Die Steinlawinen werden erzeugt von Rutschungen in einer Kalkstein-Formation mit tonhaltige Schichten betreffen. Die numerischen Berechnungen wurden anhand einer Simulation einer historischen Bergsturzen verifiziert, der sich auf den untersuchten Gebiet ereignete. Auf der Basis der erhaltenen Ergebnisse wurden die physikalischen Aspekte der untersuchten Steinlawinen analysiert.

Jan 1, 2003

By V. Jovicic, J. Likar

The knowledge of the geological sequence and hydrological conditions in the area of portals was the basis for the design of the entry of the highway into tunnel Trojane. Mudstone, claystone and sandstone dominate the rock layering, which is tectonically reworked and contains structural anomalies. The complexity of the sequence makes it impossible to survey all the relevant features along the full 3km length of the tunnel. Sudden and frequent transitions between litological sequences impose potential instabilities and make the excavation of the tunnel particularly difficult. The initial survey established the zones of potential failures. These were monitored using topographic survey and inclinometers with an aim to make further geotechnical analyses more reliable and adjusted to the ground conditions. The analyses of the wall construction and the results of the monitoring showed that the design of the retaining wall was adequate. La connaissance de la séquence géologique et des conditions hydrologiques dans l'aire des portails a été la base pour la planification de l'entrée de l'autoroute dans le tunnel Trojane. Le schiste, l'argilite et le grès dominent la couche rocheuse qui est tectoniquement transformée et contient les anomalies structurales. A cause de la complexité de la séquence, il est impossible de revoir toutes les particularités le long des 3 kilomètres de la toute longueur du tunnel. Les transitions soudaines et fréquentes entre les séquences lithologiques imposent l'instabilité potentielle et font l'excavation du tunnel particulièrement difficile. La revue initiale a été établie sur les zones où il existe l'éboulement potential. Elles étaient contrôlées à l'aide de la revue topographique et de l'inclinomètre pour que les analyses géotechniques suivantes soient plus sûres et adaptées aux conditions du sol. Les analyses de la construction des murs et des résultats du contrôle ont montré que la planification du mur réteneur était correspondante. Der Autobahneingang in den Trojane Tunnel war projektiert auf Basis von der Kenntnis der geologischen und hydrogeologischen Bedingungen in dem Portalgebiet. Das Gebiet besteht aus dem Tonstein und dem Sandstein. Die Schichten sind tektonisch verformt und sind deswegen sehr heterogen. Die anfaenglichen Untersuchungen haben die Zonen von den potentiellen Bruechen definiert. Weitere geotechnische Analysen waren fitted an reale geologische Bedingungen durch das Monitoring der potentiellen Bruchzonen, welches aus den topographyschen Messungen und Inklinometerdaten entstand. Die Analyse des Wandbaues und die Resultate von dem Monitoring haben erwiesen, dass die Wandprojektierung entsprechend war.

Jan 1, 2003

By M. Abdellatif

Keywords: Magnesium, pyrometallurgy, Mintek Extensive testwork on atmospheric thermal magnesium production has highlighted certain important fundamental and operational factors that have a major influence on magnesium extraction and its extraction rate, the condensation efficiency of magnesium, as well as on the quality of the condensed metal. The possible impact of these factors on the selection and preparation of raw materials, recipe choice, furnace electrical energy consumption, and on the refining requirements of the crude magnesium is discussed. Selected pilot plant operational and metallurgical data are also presented.

Jan 1, 2006

The 106th Annual General Meeting of The South African Institute of Mining and Metallurgy was held in the J.C. Lemmer Auditorium, SA National Museum of Military History, 22 Erlswold Way, Saxonwold, Johannesburg on Wednesday, 13th August, 2003. Welcome The President extended a special welcome to the guests and representatives of our sister institutes and other associations, also to recipients of awards, senior members of industry, Honorary Life Fellows, Past-presidents, our Members and other guests, among them the following: Kevin Moxham, President, Association of Mine Resident Engineers Prof. Jay Barton, Vice President, The Geological Society of South Africa Dr Gus Muller, President, Institute of Certificated Mechanical and Electrical Engineers, South Africa Marius van Rooyen, President, Institute of Mine Surveyors of South Africa Benjamin Ngulube, Deputy Vice President, South African Institution of Electrical Engineers Dr Francois Malan, Chairman, South African Institute of Rock Engineering Dr Paul Jourdan, President, Mintek

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 J. Riss, S. Gentier, A. Marache

The study of the hydromechanical behaviour of fractured rock masses requires a detailed knowledge of the isolated fractures. The aim of the paper is the simulation of the evolution of the void space, located between both walls of a fracture, during a shear test under constant normal stress. Results of the mechanical simulation model are first validated then analyzed in detail. We observe that, during the shear process, there is an opening of the fracture with the creation of preferential channels. These channels are determined at the early phase of the shear process (pre-peak phase), and we observe during the post-peak phase that void areas increase in size rather than the creation of new apertures. Die Untersuchung des hydromechanischen Verhaltens eines zerlegten Felsmassivs erfordert genaue Kenntnisse der einzelnen Spalten. Ziel dieses Artikels ist die Simulation der Evolution des Hohlraumes zwischen den beiden Wänden eines Spaltes während eines Abscherungsexperimentes unter konstantem senkrechtem Druck. Die Ergebnisse der Modellierung werden zunächst mit dem Abscherungsexperiment verglichen und dann im Einzelnen ausführlich analysiert. Während des Abscherungsprozesses tritt eine Öffnung des Spaltes auf, die die Bildung von bevorzugten Fliesswegen fördert. Diese Kanäle werden bereits in einer frühen Phase des Abscherungsprozesses (pre-peak Phase) festgelegt. In der post-peak Phase tritt dann eher eine Vergrößerung dieser Kanäle, als die Bildung neuer Hohlräume auf. L’étude du comportement hydromécanique d’un massif rocheux fracturé ne peut se faire sans une connaissance approfondie des fractures le constituant. L’étude présentée dans cet article concerne la simulation de l’évolution de l’espace des vides présent entre les deux épontes d’une fracture au cours d’un essai de cisaillement à contrainte normale constante. Les résultats du modèle sont tout d’abord validés puis analysés en détail. On constate que, au cours du cisaillement, il apparaît une ouverture de la fracture permettant la création de chenaux préférentiels. Ces derniers sont déterminés très tôt dans le cisaillement (phase pré-pic), et on observe dans la phase post-pic davantage un accroissement de la taille des chenaux plutôt que la formation de nouvelles zones de vides.

Jan 1, 2003

Significant advances have been made in the design of centrifugal slurry pumps that are used for pumping high-density viscous and paste slurries. This paper presents the results of a series of centrifugal pump performance tests that were conducted using an FLSmidth 6 x 4 Krebs millMAX centrifugal pump. The pump was fitted with a dry mechanical seal to prevent dilution of the slurry from gland service water, as the theology of the slurry is sensitive to small changes in slurry density. Tests were done using paste kaolin slurry with Bingham yield stress values between 578-1 120 Pa and plastic viscosities between 728 and 1491 mPa.s. The viscous properties of the paste during each pump test were measured using a rotational viscometer. Pump head and efficiency de-rating were measured and compared to the correlations of Walker and Goulas (1984). The test data shows the pump's best-efficiency point (BEP) changes and shifts to the left of the performance curve. The pump efficiency decreases as the slurry yield stress increases. The head de-rating data shows more head de-rating at the low flow rates compared to the high flow rates for the high viscosity slurry, which is in line with the findings of Walker and Goulas (1984). This paper demonstrates that it is possible to pump very viscous, high yield stress slurries with limited head and efficiency de-rating using centrifugal pumps, provided that positive suction conditions are maintained at all times.

Jan 1, 2012

By A. Golshani, M. Oda, K. Suzuki, T. Takemura

Anisotropic behaviours of OhshimaOshima granite were investigated by carrying out uniaxial compression tests, together with observations of microcracks under an optical microscope. The elastic modulus tensor of Oshima granite at 10 per cent strength,E10, were calculated using theoretically formulation of elastic modulus tensor in terms of the second-rank crack tensor for pre-existing open microcracks. Furthermore, with the assumption of orthorhombic elasticity, the nine moduli of Oshima granite E10were determined by uniaxial compression test. Twenty-onemoduli of samples, calculated without assuming any symmetry, also showed orthorhombic features. Direction of the symmetry axes agreed well with the orientation of preexisting cracks. Comparison of crack tensor-based formulation results with the experimentally determined one show that the anisotropy of elasticity of Oshima granite is caused by pre-existing open microcracks, not by pre-existing healed microcracks and also crack tensor formulation can be used, as a first-order approximation at least, to describe the anisotropy of Oshima granite induced by pre-existing open microcracks. ZUSAMMENFASSUNG: Das anisotrope Verhalten des Oshima-Granits wurde mit Hilfe voneinachsigen Kompressionstests und durch die Betrachtung von Mikrorissen unter einem optischenLichtmikroskop untersucht. Das Elastizitätsmodul von Oshima-Granit bei 10 Prozent Kraft E10wurde berechnet, indem man die Formulierung des Elastizitätsmodultensors, ausgedrückt alsRisstensor zweiter Ordnung theoretisch auf bereits existierende Mikrorisse angewandt hat.Außerdem wurden die neun Module des Oshima-Granits unter der Annahme orthorhombischerElastizität E10mit einem einachsigen Kompressionstest bestimmt. Einundzwanzig Stichproben,die ohne die Annahme irgendeiner Symmetrie genommen wurden, zeigten ebenfallsorthorhombische Merkmale. Die Richtung der Symmetrieachsen stimmte mit der Orientierungbereits vorhandener Risse überein. Der Vergleich der Ergebnisse der auf dem Risstensorbasierenden Formulierung mit der experimentell bestimmten Formulierung zeigt, dass dieAnisotropie der Elastizität von Oshima-Granit von bereits vorhandenen offenen Mikrorissenverursacht wird, und nicht von vorhandenen vernarbten Mikrorissen, und dass dieRisstensorformulierung auch zumindest für eine Annäherung erster Ordnung benutzt werdenkann, um die durch vorhandene offene Mikrorisse induzierte Anisotropie des Oshima-Granits zubeschreiben. RESUME: Les comportements anisotropes du granit d’Oshima ont été étudiés en réalisant destests de compression simple, et en observant les microfissures au microscope optique. Le tenseurdu module d’élasticité du granit d’Oshima sous une résistance de 10 pourcents, E10, a été calculéen se servant de la formule théorique du tenseur de module d’élasticité basé sur le tenseur defissures de second ordre des microfissures ouvertes préexistantes. En outre, sur base del’hypothèse de l’élasticité orthorhombique, les neuf modules du granit d’Oshima ont étédéterminés par des tests de compression simple. Vingt et un modules d’échantillons, calculés endehors de toute hypothèse de symétrie, ont aussi montré des caractéristiques orthorhombiques. Ladirection des axes de symétrie correspondait bien à l’orientation des fissures préexistantes. Lacomparaison des résultats de la formule basée sur le tenseur de fissures avec les résultatsdéterminés expérimentalement montrent que l’anisotropie de l’élasticité du granit d’Oshimaprovient des microfissures ouvertes préexistantes, et non de microfissures préexistantes referméeset que la formule du tenseur de fissures peut servir, au moins comme première approximation, àdécrire l’anisotropie du granit d’Oshima marqué par des microfissures ouvertes préexistantes.

Jan 1, 2003

By M. Hakala

A computer program was developed to simulate transient strains and stresses during an overcoring in the situ stress measurement. The solution is based on superpositioning of elastic stresses. The measured strains can be compared with the calculated ones to check if the measured transient behaviour is accordant with the interpreted in situ state of stress. If not, the in situ state of stress can be calculated based on any transient or final strain values. The transient stresses can be compared with the strength envelope of intact rock and thereby estimate the core damage potential. Technically, the developed code fulfilled all the objectives, and the numerical error was found to be less than 5%. The basic idea can be applied also for different overcoring probes with minor modifications and recalculation of stress tensors. The analysed case studies showed clearly the advance of having an objective and practical quality control method to study the reliability of the in situ stress measurement data. The study was set up and funded by the nuclear waste management companies Posiva Oy ( Finland ) and Svensk Kärnbränslehantering AB ( Sweden ). Un programme informatique a été développé pour simuler des tensions et des contraintes passagères pendant la mesure in situ de contrainte de surcarottage. La solution se fonde sur une superposition de contraintes élastiques. Les contraintes mesurées peuvent être comparées avec celles calculées pour vérifier si le comportement passager mesuré correspond à l'état de contrainte in situ interprété. Sinon, l'état de contrainte in situ peut être calculé à partir de n'importe quelle valeur de contrainte passagère ou finale. Les contraintes passagères peuvent être comparées avec l'enveloppe de force de roche intacte et ainsi il est possible d'évaluer le potentiel de dégâts au noyau. Techniquement le code développé a rempli tous les objectifs, et le taux d'erreur s'est révélé être inférieur à 5 %. L'idée de base peut être appliquée aussi pour différentes expériences de surcarottage avec des modifications mineures et le recalcul de tenseurs de contrainte. Les études de cas analysées ont montré clairement l'avantage d'avoir une méthode de contrôle de qualité objective et pratique pour étudier la fiabilité de données de mesure de contrainte in situ. L'étude a été fondée et financée par les sociétés de gestion de déchets nucléaires Posiva Oy (Finlande) et Svensk Kärnbränslehantering AB (Suède). Es wurde ein Computerprogramm entwickelt, um Transient-Beanspruchungen und Spannungen während eines Überentkernens in situ-Spannung-Messung zu simulieren. Die Lösung beruht auf Superpositionierung von elastischen Spannungen. Die gemessenen Beanspruchungen können mit den berechneten Daten verglichen werden, um nachzuprüfen, ob das abgemessene Transient-Verhalten mit dem interpretierten in situ-Zustand der Spannung übereinstimmt. Wenn nicht, kann der situ-Zustand der Spannung auf irgendwelchen Transient- oder endgültigen Beanspruchungswerten berechnet werden. Die Transiet-Spannungen können mit dem Stärke-Umschlag des intakten Felsens verglichen werden und dadurch ein Kernbeschädigungspotential kalkulieren. Technisch erkannte der entwickelte Code alle Ziele und hat gefunden, dass die numerische Fehler weniger als 5 % waren. Grundsätzlich können auch verschiedene Überentkernen-Untersuchungen mit kleineren Modifizierungen und Wiederberechnung des Spannung-Tensors angewandt werden. Die analysierten Fallstudien zeigten deutlich den Fortschritt, objektive und praktische Qualitätskontrollmethode zu haben, die Zuverlässigkeit in Situ-Spannung-Messung-Daten zu studieren. Die Studie wurde aufgestellt und durch Atommüll-Management-Firmen Posiva Oy (Finnland) und Svensk Kärnbränslehantering AB (Schweden) finanziert.

Jan 1, 2003

By J. P. Harrison

ABSTRACT: The significant effect of fracture surface morphology on the mechanical behaviour of rock masses is well known and has been studied by many people. For linear profiles taken from fracture surfaces, short- and long-period variation has traditionally been described using the descriptors ‘roughness’ and ‘waviness’, with Fourier series analysis being perhaps the most commonly used technique to distinguish between the two attributes. However, the mathematical procedure is involved and the assumptions that have to be made may not be appropriate for rock fracture surfaces. In this paper, an alternative method is presented that enables us to distinguish between roughness and waviness of a linear profile by performing only one straightforward analysis. In our technique, surface morphology is studied in terms of the distribution of unit normal vectors to the profile. The statistical analysis of the distribution is performed using Riemannian, rather than the customary Euclidean, geometry, and from this the 1D Riemannian dispersion parameter (DR1) is obtained, which quantifies the geometry of the profile. The method is applied at different scales to both synthetic sinusoidal profiles and real rock profiles. The results show how periodic behaviour of the profile is revealed at scales where DR1 is substantially equal to zero. RESUME: L’influence significative de la morphologie des épontes sur le comportement mécanique des massifs rocheux est bien connue et a fait l’objet de nombreuses études. Pour les profils lineraires, les variations de courtes et longues périodes sont traditionnellement décrites par les indicateurs “rugosité” et “ondulation” qui sont le plus couramment distingués à l’aide d’une analyse en series de Fourrier. Cependant, la méthode de calcul utilisée et les hypothèses faites ne sont pas appropriées dans le cas des épontes rocheuses. Cet article présente une méthode alternative qui permet de distinguer la rugosité de l’ondulation d’un profil en réalisant une seule analyse directe. Avec notre technique, la morphologie de l’éponte est étudiée comme une distribution spatiale de vecteurs normaux au profil. L’analyse de cette distribution est réalisée à l’aide de la géométrie Riemannienne plutôt que la géométrie classique Euclidienne et permet d’identifier la dispersion Riemanienne en 1D (DR1) qui quantifie la géométrie du profil. Cette méthode est appliquée à différentes échelles sur des profils artificiels sinusoïdaux et des épontes naturelles. Les résultats montrent que le comportement périodique du profil est révélé à des échelles où DR1 est essentiellement égal à zéro. ZUSAMMENFASSUNG: Der signifikante Effekt von Bruchoberflaechen Morphologien auf das mechanische Verhalten von Gesteinsmassen ist gut bekannt und von vielen Bearbeitern untersucht worden. Traditionel lineare Profile von Bruchflaechen sind mit kurz und lang periodischen Variationen, die auch als “Rauhigkeit” und “Welligkeit” bezeichnet worden sind, beschrieben worden. Hierbei ist wohl die Fourier Serien Analyse das wichtigste Hilfsmittel zur Unterscheidung der beiden Attribute gewesen. Hierfuer wird jedoch ein mathematisches Prozedere verlangt und Vorraussetzungen gemacht, die vielleicht nicht fuer Gesteinsbruchflaechen zutreffend sind. In dieser Publikation wird eine andere Methode vorgestellt, die uns mit Hilfe nur einer einfachen Analyse erlaubt zwischen “Rauigkeit” und “Welligkeit” bei einem linearen Profil zu unterscheiden. In unserer Methode wird die Gesteinsoberflaeche unter zu Hilfenahme der Verteilung von Einheitsnormalvektoren beschrieben. Die statistische Analyse der raeumlichenVerteilung dieser Vektoren wird mit Hilfe der Riemannschen, anstatt der ueblicherweise benutzten Euklidischen, Geometrie durchgefuehrt. Von ihr wird der Riemannsche Dispersions Parameter (DR1) abgeleitet, der die Geometrie des Profils quantifiziert. Diese Methode ist bei verschiedenen Masstaeben sowohl auf rein harmonische (sinusoidale), syntetische Profile als auch auf Gesteinsprofile angewendet worden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Masstaeben bei denen DR1 nahe Null ist periodische Characteristika der Profile hervortreten.

Jan 1, 2003

By Chris M. Haberfield, Neil D. Benson

The assessment of overall modulus (or stiffness) of a fractured weak to moderately strong rock mass is a key parameter in the design of civil engineering works in these materials. It also provides the highest level of uncertainty due to scale effects, anisotropy and the influence of joint frequency and joint stiffness. Using the example of the Melbourne Mudstone, this paper compares approaches using empirical rules based on intact rock strength, laboratory testing, in situ field testing, semi-quantitative assessment techniques based on rock mass classification and back analyses. L'évaluation du module (ou rigidité) global d’une masse rocheuse faible et fissurée a modérément forte est un paramètre principal dans la conception des travaux du génie civil dans ces types de matériaux. Elle fournit également le niveau le plus élevé d'incertitude due aux effets d’échelle, à l'anisotropie et à l'influence de la fréquence et de la rigidité des joints rocheux. En utilisant l'exemple du schiste de Melbourne, cet article compare des approches empiriques basées sur la force intacte de La roche, les essais expérimentaux au laboratoire, les essais sur site, les techniques semi-quantitatives d'évaluation basées sur la classification de la masse rocheuse et les analyses en retour. Die Schaetzung des allgemeinen Steifigkeit-Moduls des gebrochenen schwachen bis zu maessig starken Felsmassen ist eine Haupt- Annahme in dem Entwurf von Tiefbau-Projekten in diesen Materialien. Es verursacht den hoechsten Grad der Ungewissheit in Folge der Groessenordnung, Spaltorientierung und dem Einfluss der Haeufigkeit der Risse und Bruch-Steife. Unter Verwendung des Beispiels des Melbourner Tonsteine, vergleicht diese Darlegung die Anwendung der empirischen Regeln, die sich auf die Staerke des ungestoerten Fels Basieren mit Versuchen in der Material Pruefungsanstalt, Untersuchungen auf der Baustelle und halb-quantitative Schaetzungsverfahren, die sich auf die Felsmassen Klassifikation und fruehere Analysen stuetzen.

Jan 1, 2003