Laboratory simulation of the behaviour of highly stressed mining fronts

Strainbursts are common in overstressed brittle rock around deep mine openings. Such failures are characterized by a biaxial state of stress in the plane of the opening boundary. A zone of compressive stresses imposes initial failures near or at the surface of the opening that results in spalling of thin slabs of rock roughly parallel to the free face. While the failure of rock under biaxial loading conditions is increasingly common in deep underground mines, only a few representative laboratory studies have been reported in the literature, without emphasis on rockbursting aspects, and none in the last decade. This paper presents the results of a testing program on a granite rock type. Biaxial testing, conducted on 100 mm cubic samples, was carried out to examine the influence of lateral confinement and loading rate on the rock’s ultimate strength. The paper reports the test results in terms of normalized biaxial failure envelope s1/sc-s2/sc. A discussion of the failure mechanisms observed is presented. Les coups de toits de déformations sont choses communes dans le rock cassant surcontraint en place autour des ouvertures minières profondes. De telles ruptures sont caractérisées par un état de contraintes biaxiales dans le plan de la périphérie de l’ouverture. Une zone de contraintes compressives impose des ruptures initiales à ou près de la surface de l’ouverture, qui produit des relâchements de minces plaques de roc plus ou moins parallel à la surface. Bien que les ruptures de roc sous des conditions biaxiales sont de plus en plus communes dans les mines à grandes profondeurs, il n’y a eu que quelques études représentatives en laboratoire de publiées, sans emphase sur des aspects de coups de terrains, et aucunes publiées depuis la dernière décennie. L’article présente les résultats d’une campagne d’essais appliquée à un type de granit. La campagne d’essais biaxiaux, sur des échantillons cubiques de 100 mm, avait pour objectif d’examiner l’influence du confinement latéral et le taux de chargement sur la résistance ultime du roc. Cet article fait part des résultats en terme de l’enveloppe de rupture biaxiale normalisée s1/sc-s2/sc. Une discussion sur les mécanismes de ruptures observés est présentée. Dehnungsbrüche findet man häufig in übergespannten spröden Felsen um die Öffnung von tiefen Minen. Solche Brüche sind von einer zweiachsigen Spannung in der Ebene der Grenze der Öffnung charakterisiert. Eine Zone von Druckspannungen verursacht initiale Brüche, entweder an der Öberflache der Öffnung oder in der Nähe. Davon scheiden sich dünne Felsplatten mehr oder weniger parallele mit der freien Wand. Obwohl Felsbrüche unter zweiachsiger Beanspruchung immer mehr häufig in tiefen Minen beobachtet sind, hat man über nur einige repräsentative Laborversuche in der Literatur berichtet. Diese Studien diskutieren das Thema ohne Betonung auf Felsbrüchen, und keine sind in den letzten zehn Jahren erschienen. Die vorliegene Arbeit gibt die Ergebnisse eines Testprogramms auf einem Typ von Granitfels. Durch zweiachsige Prüfungen von kubischen Proben mit Seitenlangen von 100 mm sollte man den Einfluss von seitlicher Ermittlung und der Beanspruchungsrate auf die Bruchfestigkeit des Felsen studieren. Man findet auch die Prüfergebnisse in bezug auf das normalisierte, zweiachsige Bruchkriterium s1/sc-s2/sc. Die beobachteten Bruchmechanismen sind auch diskutiert.