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Paper written on project work carried out in partial fulfilment of M.Sc. (Chemical Engineering)degree Identification of non-linear systems can be a daunting task and in the process industries the problem is complicated considerably by the presence of noise from various sources, non-stationarity of the data and intermittence, such as observed in particulate flows. Traditional methods, such as frequency analysis and linear model-ling do not handle these systems well. Similar problems arise with the application of non-linear theory developed over the last few decades, where much of the analysis depends on embedding of the data in a phase space or pseudophase space, since these methods were not originally designed to deal with noisy systems. In contrast, singular spectrum analysis is a method which can be used to identify structure and distinguish noise from important information in multivariate data, such as the trajectory matrices of time series measurements. It provides an orthogonal basis onto which the data can be transformed, so that components of the time series can be investigated individually. With Monte Carlo methods, the components can be compared with those from linear surrogate data in order to identify possibly non-linearities in the data. In this paper, this versatile technique is briefly explained and illustrated by means of case studies.

Jan 1, 2003

By V. Labiouse, M. Jaboyedoff

GIS documents are of great interest for a quick and low-cost determination of areas endangered by rockfalls. They allow (i) the detection of potential instabilities from steep slopes and cliff areas, and (ii) the preliminary estimation of potential run-out areas by means of a so-called cone method. After the presentation of the tools used to compute these areas, the paper focuses on two methods developed for a preliminary hazard mapping, one at regional scale and the other at local scale. Mittels GIS-Dokumenten können von Steinschlag bedrohte Gebiete schnell und kostengünstig ermittelt werden. Die sogenannte Kegelmethode erlaubt die Erkennung potentiell instabiler Zonen von Steilhängen und Felswänden sowie eine erste Einschätzung der möglichen Reichweiten. Nach der Vorstellung der zur Berechnung der bedrohten Gebiete benötigten Hilfsmittel stellt der Artikel zwei Methoden zur vorläufigen Gefahrenkartierung in lokalem und regionalem Maßstab vor. Les SIG sont très intéressants pour une détermination rapide et peu onéreuse des zones affectées par des chutes de blocs. Ils permettent une détection des zones potentiellement instables et une estimation sommaire des zones de propagation des blocs par une méthode dite des cônes. Après la description des outils utilisés pour définir ces zones, l’article expose deux méthodologies élaborées pour un zonage préliminaire du danger, l’une à l’échelle régionale et l’autre à l’échelle locale.

Jan 1, 2003

By S. O. Castro, R. E. González, L. E. Velasco, J. M. Van Sint, P. V. Lois

Abstract Several zones with expansive rocks were encountered during construction of two tunnels of the water conduction system for the Chacabuquito Hydropower Plant, located in the Aconcagua river valley of the Chilean Central Andes Mountains, at elevation 1.075 m a.s.l., and 65 km north-northeast of Santiago. The expansive behavior was associated to three different geological features. Firstly with the crossing of important north-south trending faults, with montmorillonitic and caolinitic fillings. Secondly to the presence of zones of rock mass showing a penetrative presence of clay minerals (montmorillonite, illite and caolinite) and penetrative thin veins of ceolites. And thirdly to the hydrothermal alteration of the rock and the consequent generation of clay minerals (predominantly montmorillonite, sericite and minor caolinite). The geological and mechanical characteristics of the expansive rock domains, as well as the field and laboratory reconnaissance and characterization program, are described in the paper together with the bases for design and the guidelines for construction and definitive tunnels support. Resúmè Pendant l’excavation des deux tunels du système d’adduction d’eau pour alimenter la centrale hidroélectrique Chacabuquito, plusieures zones de rochers expansifs ont été découvertes. Ces tunnels sont dans la vallée du fleuve Aconcagua de la Cordillère des Andes du Chili Central, à une altitude aproximée de 1.075m s.m.n. et à 65km vers le nord-nord-ouest de Santiago. Cette conduite expansive est associée à trois différentes caractéristiques géologiques du massif rocheux. Un premier lieu, à l’intersection de plusieures zones de failles, d’orientation nord-sud et subverticales, avec remplissage de rochers désintégrés, montmorillonite, caolinite et sérite. En seconde lieu, a la présence de zones de rochers expansifs, avec des nombreux minces veines de céolite-calcite et aussi des minéraux argileux (montmorillonite, illite et caolinite). Et, dans troisième lieu, dût à la présence de zones d’altération hidrothermale du massif rocheux et la conséquente génération de minéraux de remplacement argileux (surtout sérite, montmorillonite et en plus petit degré, caolinite). Les caractéristiques géologiques et géomécaniques des rochers expansifs, ainsi que la reconnaissance du terrain et les résultats du programme d’essais de caractérisation géomécanique du laboratoire sont décrits dans ce travail, ainsi que les bases de dessin et recommandations constructives pour placement du support définitifs pour ces tunnels Zusammenfassung Während der ausgrabung der zwei tunnels der wasserleitungssystem, um die Chacabuquito Wasserstromzentrale zu besorgen, wurden verschieden ausgedehnte gesteinadern gefunden Die beiden tunnels befinden sich im Aconcaguatal, wo der Aconcagua Fluss fliesst, auf einer Höhe von 1.075 m über dem Wasserspiegel und ca. 65 Km Nord-Nordest von Santiago entfernt, in mittleren Anden Cordillere (chilenische Gebirgskette). Drei verschiedene geologische merkmale dieser massiven gesteine können dieses ausgedehnte verhalten erklären. Erstens, hier befinden sich verschiedene und auch ganz wichtige

Jan 1, 2003

By S. Read, G. Cook

The Hoek-Brown failure criterion is often applied to a wider range of rocks than the isotropic rock masses to which it is strictly applicable. This paper evaluates the patterns of defects in rock masses using spherical projection contour plots of samples of randomly-generated orientations and datasets from mapping of New Zealand closely-jointed greywacke rock masses. Two indices from the contour plots - the area within the 1% contour (A1%) and maximum concentration (Cmax) are introduced for distinguishing uniform (isotropic), random or regular defect patterns. The indices provide a potential extension to current guidelines on the use of the Hoek-Brown failure criterion. The paper also outlines kinematic checks to assess the influence of defect clusters on rock mass strength. Das Hoek-Brown Bruchkriterium, das strikte nur fuer isotrope Gefuege gilt, findet oft einen viel weiteren Anwendungsbereich. Diese Arbeit bewertet diverse Dispersionsmuster der Defekte einer Gesteinsmasse. Wir vergleichen in sphaerischer Projektion (1) Beispiele zufaelliger Orientierung von Defekten und (2) Felddaten ueber neuseelaendisache engstaendig geklueftete Grauwacken. Die Projektionen werden durch die Indices A1% (Flaechenanteil des 1%-Bereichs) and Cmax (Hoechstkonzentration) gekennzeichnet, welche isotrope, zufaellige und regulaere Muster unterscheiden und die aktuellen Richtlinien zum Hoek-Brown Kriterium ergaenzen. Wir testen ferner Defektgruppen der Gesteine kinematisch auf ihren Einfluss auf Massenfestigkeit. Le critère de rupture de Hoek-Brown est souvent utilisé sur une variété de roches plus étendue que les masses rocheuses auxquelles il est strictement applicable. Ce travail évalue la distribution des défauts au sein d'une masse rocheuse en utilisant une projection sphérique des contours d'échantillons d'orientations générées aléatoirement et de données de cartographie provenant de greywackes à joints rapprochés de Nouvelle Zélande. Deux indices de cette projection - la zone des contours en dessous de 1 % (A1%) et celle de concentration maximum (Cmax) sont introduites pour distinguer les répartitions uniformes (isotropes), aléatoires ou régulières. Ces indices fournissent une extension potentielle aux règles d'utilisation du critère de rupture de Hoek-Brown. Ce travail utilisent également les contrôles cinématiques pour évaluer l'influence des groupes de défauts sur la résistance de la masse rocheuse.

Jan 1, 2003

By S. N. Alecsandrov, BulgakovY. F.

Putting out fires in faces is an extremely complex and dangerous operation from the technological point of view which sometimes is accompanied by human victims. The new technology of fire-extinguishing sets giving directly into a mining face has been developed at the DNTU in order to put out such kinds of fires. The technique presupposes an availability of special installation placed on ventilation and conveyor mining drift. In case of fire a special fire-extinguishing powder is delivered with the help of remote control into mining face. Subjects, allowing to determine powder delivering distance in the frame of mining workings are presented in the report. The given technology substantially increases safety of accident work which are carried out in case of fire.

Jan 1, 2003

By P. Schutte

It is evident from most admired companies, globally, that they drive key priorities such as teamwork, customer focus, fair treatment of employees, initiative and innovation into their organisations. It is clearly proofed in all the research that the role of the human factor, and therefore human behaviour, is pivotal to companies striving to accomplish goals such as competitiveness, customer delight, high quality, growing productivity as well as a safety-committed work force. The challenge of leadership is to change the worker’s poor perception of safety to an excited, empowered, valued employee who is continuously committed to the achievement of high levels of health, safety and conformance – the challenge therefore is to transform from within. Any work force needs a set of behavioural rules which work for it – including safety rules and critical safety behaviours, which are accepted through involvement leadership, encouragement and support.

Jan 1, 2003

By F. R. Camisani-Calzolari

Surface defects on continuously cast slabs require treatment by grinding. This extra phase in the process causes lower throughput of final product and extra energy costs. The elimination of slab treatment after casting implies that slabs can be direct rolled or hot charged, resulting in higher throughput and lower energy costs. To increase the number of slabs that can be direct rolled or hot charged, defects have to be predicted before a slab has completed the casting process. Transversal and longitudinal cracking, casting powder entrapment and other inclusions, bleeders, deep and uneven oscillation marks, stop marks and depressions are the defects thatare considered for prediction. A structure with two models is proposed. The first model describes the effect of mould level, water inlet temperature and casting speed (MV?manipulated variables) on 38 thermocouple temperatures (IV?intermediate variable). Casting speed is a manipulated variable while mould level and water inlet temperature are treated as measured disturbances. This model is known as the MV to IV model, and is used to control the occurrence of defects. The second model describes the effect of the thermocouple temperatures on the defects at different positions and locations on the slabs (OV?output variables). This model is known as the IV to OV model and is the predictor of defects. The models are determined using time-series methods in the form of auto regression with exogenous input using data of approximately 500 slabs cast over a period of 6 months. The models are validated using plant data from 44 slabs gathered three years later, with good results. As an example, published results give a sensitivity and specificity of 61.5 per cent and 75 per cent respectively for longitudinal cracks on validation data, while the presented method gives 63.6 per cent and 93.5 percent, respectively. The IV to OV model is used in an inversion to determine the optimal thermocouple temperatures for each slab width. Keywords: Continuous casting, model, defect, prediction, direct rolling, hot charging, goodness-of-fit, correlation, time-series, soft sensor, ARX.

Jan 1, 2003

In recent years several mine researchers have studied the optimization of cutoff grade with the purpose of maximizing Net Present Value (NPV). The best and most popular one is the Lane algorithm. Based upon the Lane algorithm it is possible to calculate the optimum cutoff grade for mine, mill, and refinery capacities for single metal deposits with variable grades. The Lane algorithm cannot be used in multiple metal deposits. The reason is that, while in single metal deposits six points are possible candidates for the optimum cutoff grade, in multiple metal deposits an infinite number points are possible candidates for the optimum cutoff grades and objective function evaluation of these infinite points is impossible. In this study the Golden Section search method was used to calculate optimum cutoff grades of multiple metal deposits for the same conditions as Lane assumed in single metal deposits. Based on this method, grade-tonnage distribution uncertainty space of problem is guessed. In the next step, by selecting test points in uncertainty space and evaluating the objective function at these points, a part of uncertainty space will be eliminated. The procedure is then repeated until the uncertainty space has been sufficiently reduced to ensure that the optimum cutoff grades have been located to the required accuracy. Key words: Optimum cutoff grades, Optimization, Net Present Value (NPV), Golden Section search method

Jan 1, 2003

By R. Zivojinovic, S. Vujic

The structural age of the capital mining machinery, representing a part of the system of the Electric Power Industry of Serbia, has been dictated by the initiation and development of open pit coal mines. For example, the oldest bucket wheel excavators were installed some thirty-four years ago, and the average life of the relevant machinery exceeds twenty-two years. Operation of both capital equipment and machinery has direct effects on economic and business activities of open pit mines, and consequently forced us to make a decision and study thoroughly the problem of establishing the optimum exploitation life of capital mining equipment at the open pit coal mines of the Electric Power Industry of Serbia. The aim of this paper is to define and discuss the relative problems as well as to find out the possible solutions and establish the methodology for estimating the optimum exploitation life of machinery. The study was successfully carried out by a team of scientists engaged from and coordinated by the Department of Computer Science of the Faculty of Mining and Geology, University of Belgrade. This paper presents the key observations covering the subject problem. Keywords: Mining, Opencast exploitation, Coal, Optimization, Exploitation life, Capital machinery, Electric power industry, Dynamic programming.

Jan 1, 2003

By S. O. Choi, H. -S. Shin, W. -K. Song

Nuclear waste should be disposed with the best warranty for the national health and welfare. Among the several repository systems, the deep underground disposal is considered to be a most suitable system in Korean peninsula. However it demands basically the comprehensive stability analysis such as the behaviour of discontinuities in rock mass, the behaviour of ground water, and the reaction of rock stress according to the heat from the nuclear waste. For these purposes, the underground nuclear waste disposal repository was simulated in two- and three- dimensions. It shows that emphasis will be given to the thermal conductivity of discontinuities and the thermal convection of ground water as well as the thermal stress generated by the nuclear waste for design and construction of repository system, and they should be obtained from the field measurements. Déchets nucléaires devront tre déposés avec la meilleure garantie pour la santé et le bien public. Parmi les plusieurs systèmes de dépôt, la disposition en souterrin profond est considérée au système le plus approprié en Corée. Pourtant ce système demande essentiellement l’analyse éten-due de stabilité comme le comportement des discontinues en masse rocheuse, le comportement de l’eau souterrin et la réaction des contraintes de roche selon la chaleur depuis les déchets nucléaires. Pour ce but, le dépôt des déchets nucléaires en sous-sol a étè simulé en deux et trois dimensions. Il montre que l’accent sera donné à la conductivité thermale des discontinues et la convection thermale de l’eau souterrin aussi bien que la contrainte thermale générée par les déchets nucléaires pour le plan et la construction du systèmes de dépôt, et ils devront tre obtenus depuis les mesures sur place. Die Kernwüste muß mit der besten Gewähr für die nationale Gesundheit und die Wohlfahrt angeordnenet werden. Unter einigem Fundgrubesystem, das tief unterirdisch Wegwerfen werde in Betracht das passendest System in der koreanisch Halbinsel gezogen. Jedoch, es verlangt grundzätzlich die umfassend Stabilitätsberechnung so wie das Behnehmen mangelnder Konti-nuität in der Felsmasse, das Behnehmen des Grundwasser, und die Reaktion der Felsenbelastung nach der Hitze von der Kernwüste. Für diesen Zwecke, die unterirdische Wegferfenfundgrube der Kernwüste wurde in der zwei und drei Dimensionen gesimuliert. Es beweist daß die Betonung wird zur thermisch Leitfähigkeit mangelnder Kontinuität und thermisch Konvektion des Grund-wasser sowie die thermisch Belastung ergezeugt durch die Kernwüste für den Entwurf und die Konstruktion des Fundgrubesystem gegeben werden, und sie müssen von den Feldmaße ergelangt werden .

Jan 1, 2003

By H. Gercek, M. Genis

In this paper, the effects of dynamic loads on the geometry of the failure zone occurring around underground openings, excavated in deep and massive rock masses, have been investigated. Following an elasto-plastic stress analysis of a two-dimensional underground opening under static conditions, dynamic loads have been applied. In the static and dynamic analyses, FLAC2D computer program has been utilized. Maximum ground acceleration value is selected as an input parameter. An index determining the relative size of the yield zone around the opening has been used for comparison of instabilities. In diesem Bericht wurden die Auswirkungen von dynamischen Lasten, auf die Geometrie der Bruchzone in der Umgebung von Untertagehohlräumen, die in tiefen und massiven Gebirge aufgefahren wurden, untersucht. Nach einer elasto-plastischen Spannungsanalyse eines zwei-dimensionalen Untertagehohlraumes unter statischen Beanspruchungen, wurden dynamische Lasten aufgebracht. Für die statischen und dynamischen Analysen wurde das FLAC2D Computer Programm verwendet. Die maximale Bodenbeschleunigung wurde als Eingabe Parameter gewählt. Zum Vergleichen der Unstabilitäten wurde ein Index verwendet, der die relative Grösse der Bruchzone in der Umgebung des Hohlraumes bestimmt. Dans ce papier, l’influence des chargements dynamique sur la géométrie de la zone en rupture observée autour des cavités profondes excavées dans des massifs rocheux ont été étudiées. Des chargements dynamiques ont été appliqués, dans le cas d’une modélisation bi-dimensionnelle de l’excavation d’une cavité profonde, sur la base d’une analyse élastoplastiques des contraintes en conditions statiques. Le code de calcul FLAC2D a été utilisé pour les analyses statiques et dynamiques. La valeur maximale de l’accélération du sol est choisie comme paramètre d’entrée. Un indice déterminant la taille relative de la zone sollicitée autour de la cavité a été utilisé pour comparer les différentes instabilités.

Jan 1, 2003

By K. Sugawara, Y. Hirakawa, A. Sato

The rock mass properties such as deformability and permeability are highly dependent on the existence of cracks. The Ratio of Crack Opening Dependency (RCOD) was proposed as a new index to evaluate the deformability of infinite jointed rock mass. The RCOD is defined as the ratio of total amount of crack opening and the total deformation of jointed rock mass. The theoretical relation between the RCOD and the effective compliance of jointed rock mass is discussed and confirmed through two-dimensional numerical analysis by the SC-DDM, together with the applicability to the rock engineering. Les propriétés de masse rocheuse telles que la déformabilité et la perméabilité sont très dépendantes de l'existence de fissures. Le rapport de dépendance d'ouverture des fissures a été proposé comme un nouvel index d'évaluation de la déformabilité de masse rocheuse à assemblage infini. Le rapport de dépendance d'ouverture des fissures est défini comme étant le pourcentage de quantité totale d'ouverture des fissures et de déformation totale de la masse rocheuse assemblée. Le rapport théorique entre le rapport de dépendance d'ouverture des fissures et la compliance efficace de masse rocheuse assemblée sont traités et confirmés au travers d'une analyse numérique à deux dimensions par SC-DDM en même temps que l'applicabilité à l'ingénierie des roches. Die Felsmasseneigenschaften wie Verformbarkeit und Durchlässigkeit sind hochgradig abhängig von dem Vorhandensein von Rissen. Das Verhältnis der Riss-Öffnungsabhängigkeit (RCOD) wurde als neuer Index der Verformbargkeit von infinit zerklüfteter Felsmasse vorgeschlagen. Der RCOD wird als Verhältnis der Gesamtmenge der Rissöffnungen und der Gesamtverformung der zerklüfteten Felsmasse definiert. Die theoretische Beziehung zwischen RCOD und der effektiven Verformbarkeit von zerklüfteter Felsmasse wird diskutiert und durch zweidimensionale numerische Analyse mit SC-DDM bestätigt, zusammen mit der Anwendbarkeit auf Bergbautechnik.

Jan 1, 2003

By Md. Amanullah

A novel triple action load cell assembly (LCA) was developed to determine three index parameters reflecting compressive, tensile and shear characteristics of mudcakes. The results indicate that the tensile, compressive and torsional behaviour of mudcakes are strongly influenced by the physics and chemistry of the mud additives. Eine neuartige dreifach wirkende Druckkammer zur Bestimmung der drei Indexparameter Druck, Zug, und Scherung von Spülungskuchen wurde entwickelt. Die Ergebnisse weisen auf einen starken Einfluss der physikalischen und chemischen Spülungszusätze auf Druck, Zug, Scherung hin. Un assemblage d'une nouvelle cellule a triple action (LCA) a été développée pour déterminer trois paramètres caractérisant la compression, la contrainte en traction et la résistance á la fracture des cakes. Les résultats indiquent que les comportements tensile, compressif et de torsion des argiles sont fortement influencés par la chimie et la physique des additifs des boues.

Jan 1, 2003

By N. Fardin, O. Stephansson, L. Jing

A pair of silicon rubber replicas of size 250 mm by 250 mm, from a natural rock joint, was used to produce several high strength concrete fracture replicas of different sizes, from 50 mm by 50 mm to 200 mm by 200 mm. The morphology of the concrete fracture replicas were digitized at the laboratory using a 3D-laser-scanning machine with high accuracy and resolution. The scale dependency of the geometrical properties, including surface roughness and aperture, of the samples were investigated using fractal method. The investigation was extended to study the scale effect on the mechanical properties of the concrete fracture replicas. Four concrete replicas having same geometry from each sampling size were sheared under four different normal loads. The results show that normal and shear stiffness and peak shear strength decrease with increasing sample size and decreasing normal stress. It is concluded that for accurate determination of geometrical and mechanical properties of rock joints in the laboratory and field scales, samples with size equal to or larger than stationarity limit are required. Silikongummiabdrücke der Größe 250 mm x 250 mm einer natürlichen Kluft dienten als Vorlage für mehrere Hochfestbeton Rissreplikas verschiedener Größe. Die Morphologie der Beton Rissreplikas wurde mittels eines 3D-Laserscanners hoher Genauigkeit und Auflösung im Labor digitalisiert. Die Skalenabhängigkeit der geometrischen Eigenschaften, dies inklusive Oberflächenrauhigkeit und Öffnungsweite, wurden mittels Fraktalen bestimmt. Die Studie wurde durch die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Betonrepliken erweitert. Hierbei wurden vier Betonrepliken der selben Geometrie jeder Probengrösse unter vier verschiedenen normalen Belastungen abgeschert. Die Ergebnisse zeigen das sowohl Normal- und Schersteifigkeit als auch die Spitzenscherfestigkeit mit zunehmender Probengrösse und abnehmender Normalspannung abnehmen. Es hat sich gezeigt, daß für eine genaue Bestimmung der geometrischen und mechanischen Eigenschaften von Felsklüften im Labor und im Feld Proben einer Größe gleich oder größer des stationären Limits verlangt werden. Deux répliques en gomme de silicone d’une fracture naturelle, de dimension 250 mm par 250 mm, ont été utilisées pour produire des répliques en béton de haute résistance de dimensions allant de 50 mm par 50 mm à 200 mm par 200 mm. La morphologie de ces répliques a été digitalisée au laboratoire à l’aide d’un laser-scanner 3D haute résolution et haute précision. L’influence de l’échelle des propriétés géométriques, incluant rugosité et ouverture, a été étudiée en utilisant la méthode des fractales. Des essais complémentaires ont été réalisés afin d’étudier l’effet d’échelle sur les propriétés mécaniques des répliques de fracture en béton. Quatre répliques béton de même géométrie pour les différentes tailles d’échantillons ont été cisaillées sous quatre valeurs de contrainte normale. Les résultats montrent que la rigidité normale et tangentielle ainsi que la résistance de pic diminuent en proportion de l’augmentation de la taille de l’échantillon et de la diminution des contraintes normales. On peut en conclure que, pour une détermination précise des propriétés géométriques et mécaniques des fractures au laboratoire et sur le terrain, des échantillons de taille égale ou supérieure à la limite stationnaire sont nécessaires.

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 W. Breytenbach

Traditionally, dithiocarbonates (xanthates) have been the preferred collectors for the flotation of platinum-bearing sulphides. However, collector development has led to trithiocarbonates (TTC), which have proven to be very effective bulk sulphide collectors. The interest in TTC flotation behaviour is currently focused on the interaction of these collectors with other collectors, specifically the dithicarbonates. Batch-flotation research has shown synergism to exist among dithiocarbonate, dithiophosphate and trithiocarbonate collectors. Increased sulphide recoveries, both for the first-minute and final concentrate, were realized using mixtures of these collectors relative to the standard.

Jan 1, 2003

By M. B. Díaz Aguado, I. Á. Fernández, C. González Nicieza, B. S. Menéndez

This paper summarizes the works that the Research “Group of Ground Engineering”, belonging to the Mining Department of the University of Oviedo, Spain, has been developing in close cooperation with the Regional Mining Department, since 2001, in order to control and monitor an experimental underground limestone exploitation by the room and pillars method. The aim of the current research is not only the geotechnical characterization of the rock mass (by means of laboratory and site tests) or the instrumentation of its displacements and stress changes (using convergence meters, INCREX probe, extensometers and rigid inclusion cells), but, moreover, to undertake intensive monitoring and control of such pilot mine, which is mined exclusively in order to accomplish this research. The data transmission was made on line via Internet, to achieve a full understanding of the behaviour of the experimental mine, to access data from remote locations and to visualize results from a website. All the collected information becomes input data for several numerical models using finite differences under a program developed in the research Group, ALMEC. The simulation and a final economical analysis lead to a design of an underground exploitation, at production scale, for a resource that is traditionally mined by means of open-pit process methods that could be worked underground with less environmental impact. The main purpose achieved by this exhaustive analysis is the technical and economic viability of such mine, for their optimisation for a future productive exploitation.

Jan 1, 2003

By R. Tabanrad

This article examines the stability analysis of intake tunnels of Karun III dam & power plant. The tunnels have been excavated with a 3-dimensional and fairly complicated geometry in Pabdeh weak formation rocks at Zagros region. Due to the particular excavation geometry and inapplicability of plane-strain status, the stability of these excavations has been analyzed using both the 3D elastic software Examine 3D and the 2D non-elastic software UDEC simultaneously. The geomechanical parameters have been estimated by back analyzing the measured displacements from instruments, which were installed in the tunnels, and the parameters have been used in non-elastic numerical model. The results of the analysis show that the strains occurred in surrounding rock mass are less than the allowable failure strain and that the tunnels are stable. In addition, considering the results of non-elastic 2D analysis, the areas with unstable potentiality were identified and after the instability occurred at the areas predicted by the model , it was stopped up to the allowable strain limit through installing additional support . Bei diesem Artikel handelt es sich um eine Analyse der Festigkeit der Eingangstunnel des Damms und Elektrizitätswerks “Karoon III”.Die Tunnel haben drei Dimensionen und eine sehr schwierige Form und sind in brüchigen Felsen in “Pabedeh ,in Zagrossgebirge”eingebohrt.Aufgrund besonderer Form der Bohrung wurde ihre Festigkeit durch elastische dreidimensionale Soft-ware analysiert,die gleichzeitig die drei-und zweidimensionale unelastische Soft-ware UDEC benutzt hat.Die geometrische Parameter sind mit Ausnützung der Analyse berechneter eingesetzter Versorgungen,die in Tunnel aufgebaut sind,bewertet.Und diese Parameter sind in Zahlen-Analyse benutzt.Die Ergebnisse dieser Analyse zeigen,dass die Drücke an Felsen weniger als problematischer Grad der Drücke sind und die Tunnel fest sind.Ausserdem wurde mit einem Einblick auf die Ergebnisse der unelastischen zweidimensionale Analyse die eventuellen unfesten Teile bestimmt.Nach entstandener Unfestigkeit an diesen Teilen wurde die problematischeDrücke für Aufbau mehrere Anlagen gestoppt. Cet article examine l'analyse de la stabilité de tunnels de la prise de Karoun barrage III et centrale électrique. Les tunnels ont été excavés avec une 3 dimensionnel et compliqué géométrie dans Pabedeh que la formation faible balance à région Zagros équitablement. Dû à la géométrie de l'excavation particulière et inapplicabilite de statut de tension plane, la stabilité de ces excavations a été analysée en utilisant les deux le 3D logiciel élastique Examen 3D et le 2D logiciel non - élastique UDEC simultanément. Les paramètres du geomechanical ont été estimés en analysant le déplacement mesuré d'instruments qui ont été installés dans les tunnels et les paramètres en arrière a été utilisé dans les modèles numériques non - élastique. Les résultats de l'analyse montrent que les tensions se sont produites dans masse du roc environnante est plus petit que la tension de l'échec admissible et que les tunnels sont stables. De plus, les régions avec potentialité instable ont été identifiées étant donné les résultats de 2D analyse non - élastique, et après que l'instabilité se soit produite aux régions prédites par le modèle, il a été arrêté jusqu'à la limite de la tension admissible à travers installer du support supplémentaire.

Jan 1, 2003

By J. M. Descour, K. Aoki, S. Shirasagi

This paper describes the tunnel seismic reflective survey, which has been developed by the authors in order to detect the geological condition ahead of the tunnel face three-dimensionally using reflected seismic waves. In addition, the applicability and the accuracy of the result of this system has been validated by comparing with the geological observation results at the tunnel face and the result of the drill logging system, which was conducted simultaneously with this survey in order to predict the rock properties using the data acquired during drilling from the tunnel face by rotary percussion drilling. In dieser Arbeit werden Reflektionsseismische Tunneluntersuchtungen beschrieben, die von den Autoren entwickelt wurde, um die geologischen Eigenschaften am Tunnelstirnende dreidimensional an Hand reflektierter seismischer Wellen bei minimaler Unterbrechung der Arbeit zu untersuchen. Darüber hinaus wurde die Anwendbarkeit und Genauigkeit der mit diesem System erhaltenen Ergebnisse durch Vergleiche mit den Ergebnissen geologischer Beobachtungen am Tunnelstirnende sowie den Ergebnissen des Bohrlogsystems bewiesen. Das letztgenannte System wurde gleichzeitig mit dem hier genannten System eingesetzt, um die Gesteinseigenschaften mit Hilfe der Daten vorherzusagen, die beim Bohren von Probelöchern im Tunnelstirnende mit einer Drehschlagbohrmaschine erhalten wurden. Cet article décrit une méthode de prospection sismique de tunnel, développée par les auteurs, pour déterminer en 3 dimensions les conditions géologiques existant derrière le front de taille, au moyen d’étude et de mesure des ondes sismiques réfléchies dans le sous sol, et ce, avec un minimum d’arrêt des travaux d’excavation. En outre, l'applicabilité et l'exactitude des résultats de ce système ont été vérifiées, en comparant les résultats des observations géologiques effectuées au front de taille, avec ceux du log de forage qui a été effectué parallèlement à ce système, en vue de prévoir les propriétés de la roche, grâce aux données collectées au cours du forage d’un trou de sonde depuis le front de taille à l’aide d’une foreuse rotative à percussion.

Jan 1, 2003

By M. Hakala, P. Tolppanen

A method to predict stress-induced failures around excavations based on the mapped geological and rock mechanical information is studied. Totally of 7 km of newly excavated tunnels are mapped in the Inmet’s Pyhäsalmi mine in Finland at depth between 1000 - 1440 m from which the results and conclusions from the firstly mapped 1.7 km of tunnels are reported. The main rock type at the site is very hard volcanite having uniaxial compressive strength of 230 MPa in median and GSI-value 72 - 80. The maximum in situ stress around the tunnels is 65 - 85 MPa. The prediction of observed stress failures was preceded by comparing elastic 3-D simulation results of tunnels with three statistical yield criteria. Read’s or Hoek & Brown’s yielding criteria are found the most relevant, though, the effect of anisotropy was found to be significant. The most important parameters having a correlation with stress failures are the tunnel orientation and the foliation of rock. Also, the rock type and its strength, tunnel shape and the geological anomalies have their effects. Further, a delay time on mapping was found to clearly diminishing of the most violent failures. Une méthode de prédiction des contraintes à la rupture autour d'excavation, établie sur la base de cartographie géologique et d'information sur la mécanique des roches, à été étudiée. Au total, 7 km d'un tunnel nouvellement percé à une profondeur de 1000 à 1400 m ont été cartographiés dans la mine de Inmet’s Pyhäsalmi en Finlande. La roche principale du site est une vulcanite dur ayant une résistance à la compression uniaxiale de 230 MPa (valeur moyenne) et une valeur GSI de 72 - 80. La contrainte in situ maximale autour du tunnel se situe entre 65 et 85 MPa. La prédiction des contraintes à la rupture observées a été évaluée en comparant les résultats d'une simulation 3D d'un tunnel avec trois critères de limite d'élasticité statistiques. Le critère de limite d'élasticité de Read ou de Hoek & Brown’s se trouvent être les plus important, même si les effets de l'anisotropie sont significatifs. Les paramètres les plus importants ayant une corrélation avec la rupture sont l'orientation du tunnel et la foliation de la roche. De plus, le type de roche et sa résistance à la compression, la forme du tunnel et les anomalies géologiques ont aussi leur importance. Finalement, un délai dans la cartographie résulte en une diminution nette des ruptures violentes. Basierend auf kartierten geologischen und felsmechanischen Informationen, wird eine Methode untersucht, um spannngsbedingtes Versagen um Ausbrüche herum vorherzusagen. Insgesamt werden 7 km neu ausgebrochenen Tunnels in einer Tiefe zwischen 1000 und 1400 m in der Inmet Pyhäsalmin Mine in Finnland kartiert. Das hauptsächlich vorkommende Gestein ist sehr hart und vulkanischen Ursprungs mit einer mittleren einachsialen Druckfestigkeit von 230 MPa (Medianwert) und einem GSI-Wert von 72-80. Die maximale In-situ-Spannung im Tunnel beträgt 65-85 MPa. Die Vorhersage von beobachteten Spannungsversagen werden weitergeführt indem man elastische 3-D-Simulationsergebnisse von Tunneln mit drei statistischen Fliesskriterien vergleicht. Read's oder Hoek's Fliesskriteria werden dabei als die relevantesten Kriterien angesehen, obwohl auch der Effekt der Anisotropie als wesentlich erachtet wird. Die wichtigsten Parameter für eine Korrelation von Spannungsversagen sind die Orientierung des Tunnels und die Schieferung der Gesteinsschichten. Desweiteren haben Gesteinsart, Tunnelprofil und geologische Anomalien ihren Einfluss. Ausserdem zeigt sich, dass eine Verzögerung bei der Kartierung die ausgeprägtesten Versagen deutlich verringern.

Jan 1, 2003