Wedge failure analysis and remedial measures in large unlined rock cavern: a case study

• Autorzy: Bhatkar T. , Usmani A. , Mandal A. , Nanda A.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2018.124987

Warianty tytułu

PL

Analiza pęknięcia klina w dużej, nieobudowanej komorze skalnej oraz podjęte kroki naprawcze: studium przypadku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a case study of a large wedge failure. It took place during excavation of the last bench of storage cavern with an approximate dimension of 80 m long having a depth of 8 m. The adopted intervention followed a structured approach, which included immediate rock support, geotechnical and geological investigations in the failure zone and design modifications. Back analyses of the failure zone were also carried out to assess design parameters with observed geological conditions. Re assessment in the failure zone was carried out using modified design parameters, which included shorter benches, rock support installation schemes such as longer rock bolts, reinforced ribs of shotcrete and reduced construction advances. Geotechnical monitoring in and around failure zone were carried out for recording any alarming movements in the rock mass. Initially, geotechnical monitoring was carried out in the recently excavated zone of the cavern on a daily basis. Based on continuous monitoring data for at least one week, the frequency of subsequent monitoring can be decided. In most cases the deformation of rock mass was considerably less than the alarming values which were calculated based on detailed design for different rock classes. The paper discusses the failure, investigation, cause, assessment and remedial measures to complete the construction of cavern.

PL

W artykule przedstawiono studium przypadku pęknięcia dużego klina w trakcie prac wydobywczych prowadzonych w obrębie dolnej ławy pokładu w komorze magazynowej, o przybliżonych wymiarach 80 m długości i 8 m głębokości. Przyjęty model postępowania oparty był o podejście strukturalne, zakładające natychmiastowe zastosowanie podpory, badania geologiczne i geotechniczne w strefie pęknięcia oraz projekt modyfikacji. Przeprowadzono analizę wsteczną przebiegu powstania strefy pękania aby określić parametry obliczeniowe uwzględniające istniejące warunki geologiczne. Ponownej oceny strefy pękania dokonano w oparciu o nowe parametry i z uwzględnieniem projektowanych modyfikacji: skrócenie ławy, instalacja podpór, dłuższe śruby kotwowe, wzmocnienie żeber zaprawą, ograniczenie tempa postępu konstrukcji. Monitorowanie geologiczne w samej strefie spękań i w jej otoczeniu prowadzono w celu rejestrowania wszelkich niepokojących ruchów górotworu. W początkowym etapie, monitoring geotechniczny w strefie urabianej prowadzono w trybie codziennym. W oparciu o dane z ciągłego monitoringu zebrane w przeciągu co najmniej jednego tygodnia ustalono następnie tryb monitoringu w dalszych okresach. W większości przypadków odkształcenia górotworu okazywały się znacznie mniejsze od wartości krytycznych obliczonych na podstawie szczegółowych analiz poszczególnych rodzajów skał. W artykule omówiono zagadnienia związane z samym pęknięciem, badaniem jego przyczyn i określeniem niezbędnych działań naprawczych w celu ukończenia konstrukcji komory.

Słowa kluczowe

EN

wedge failure; unlined rock cavern; design and analysis; geological investigations

PL

pęknięcia klina; nieobudowana komora skalna; obliczenia i analizy projektowe; badania geologiczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 4
• Strony: 963--974
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bhatkar T.

• Departnent of Civil Engineering Visvesvaraya National Institute of Technology-Nagpur, South Ambazari Road, Nagpur, Maharashtra, 440010, India

autor

Usmani A.

• Departnent of Civil Engineering Visvesvaraya National Institute of Technology-Nagpur, South Ambazari Road, Nagpur, Maharashtra, 440010, India

autor

Mandal A.

• Departnent of Civil Engineering Visvesvaraya National Institute of Technology-Nagpur, South Ambazari Road, Nagpur, Maharashtra, 440010, India

autor

Nanda A.

• Departnent of Civil Engineering Visvesvaraya National Institute of Technology-Nagpur, South Ambazari Road, Nagpur, Maharashtra, 440010, India

Bibliografia

• [1] Andersson J.C., 2005b. Pillar stability Experiment in Bergmekanikdag 2005. Papers presented at rock mechanics meting in Stockholm, March 14, 2005, pp. 69-79.
• [2] Barton N., Lien R., Lunde J., 1974. Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support. Rock Mechanics 6, 4, 189-236.
• [3] Beck D.A., Sandy M.P., 2003. Mine sequencing for high recovery in Western Australian mines. Proceedings of the Twelfth International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, Kalgoorlie, 23-25 April 2003. [CDROM].
• [4] Hoek E., Brown E.T., 1980. Empirical strength criterion for rock masses. J. Geotech. Engrg. Div. 106 (GT9), 1013-1035.
• [5] Mandal A.C.P., Chakravarthy R., Rath A., Nanda, Usmani A., 2013. Analysis and Design Approach of Large Storage Caverns. Int. Journal of Geomechanics, ASCE. 13, 1.
• [6] Barton N., 2002. Some New Q-value corrections to assists in site characterisation and tunnel design. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 39, 185-216. Phase 2.0 [Computer software]. Toronto, Rocscience.
• [7] Potvin Y., Hadjigeorgiou J., 2008. Ground support strategies to control large deformations in mining excavations. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 108, 7, 393-400.
• [8] Potvin Y., Slade N., 2007. Controlling extreme ground deformation; Learning from four Australian case studies. Challenges in Deep and High Stress Mining. Potvin Y., Hadjigeorgiou J., Stacey D. (eds). Australian Centre for Geomechanics, Perth. pp. 355-361.
• [9] Read R.S., 2004. 20 yrs of excavation response studies at AECL’s underground Research Laboratory. Int. Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 41 (8), 1251-1275.
• [10] Read R.S., 1994. Interpreting excavation induced displacements around a tunnel in highly stressed granite. Ph.D. Theisi, University of Manitoba, pp. 41-52, 25-145.
• [11] Sandy M., Sharrock G., Vakili A., 2010. Managing the transition from low stress to high stress conditions. Second Australasian Ground Control in Mining Conference, Sydney, New South Wales, 23- 24 November 2010. Hagan P., Saydam S. (eds). Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Carlton, Victoria.
• [12] Struthers M.A., Turner M.H., Mcnabb K., Jenkins P.A., 2000. Rock mechanics design and practice for squeezing Grodnu and high stress conditions at Perseverance Mine. Proceedings of MassMin 2000, Brisbane, Australia, 29 October – 2 November 2000.
• [13] Chitombo G. (ed). Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Melbourne. pp. 755-764.
• [14] Zhao X.G., Cai M., 2010. Influence of plastic shear strain and confinement-dependent rock dilation on rock failure and displacement near an excavation boundary. Int. Journal of Rock Mechanics and Mining Science 47, 723-738.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)