Subsidence crack closure: Rate, magnitude, and sequence

Summary

Tension cracks are a major disturbance resulting from subsidence and differential settlement above underground coal mines. Recent engineering studies of subsidence indicate that cracks may close where tensile stresses causing the cracks are reduced or relaxed. This stress reduction occurs as mining in the area is completed. Crack closure was confirmed by a study in the Wasatch Plateau coal field of central Utah. Cracks occurred in both exposed bedrock and regolith in an area with maximum subsidence of 3 m. Mean closure rate was 0.3 cm per week with individual crack closure rates between 0.2 cm and 1.0 cm per week. The mean crack closure magnitude was 80% with closure magnitudes varying between 31% and 100%. Actual magnitude values ranged from 0.6 cm to 6.5 cm with a mean value of 3.8 cm. Statistical analysis compared width change status among cracks over time. It was found that: 1) a 41% probability existed that a crack would exhibit decreasing width per weekly measurement, 2) closure state sequences seem random over time, and 3) real differences in closure state sequence existed among different cracks.

Résumé

Les fissures d'extension constituent un grand dérangement de la surface de la terre; elles sont le produit du tassement et de l'affaissement différentiel sur les houillères souterraines. Des études récentes de l'affaissement indiquent que de certaines fissures peuvent se fermer en places où se réduisent ou se relâchent les forces de tension qui ont fait commencer ces fissures. Cette diminution de forces se produit pendant que s'achève l'exploitation des mines dans la région. On a confirmé certainement la fermeture des fissures pendant une étude du bassin houiller du Wasatch Plateau de l'Utah central. Des fissures se trouvaient et dans les roches de fond visibles et dans le régolite dans une région dont l'affaissement maximal est 3 m. La vitesse moyenne de constriction était 0.3 cm par semaine et la vitesse de la fermeture d'une fissure particulière était 80 pourcent et variait entre 31% et 100%. Les quantités véritables étaient comprises entre 0,6 cm et 6,5 cm, le moyen étant 3,8 cm. On a comparé, par l'analyse de la statistique, l'état changeant de la largeur parmi des fissures pendant le temps. On a trouvé (1) une probabilité de 41% qu'une fissure individuelle montrera quelque diminution de largeur par semaine; (2) une succession au hazard des états de fermeture sur une intervalle de temps; (3) des différences réelles entre les successions de l'état de fermeture des fissures différentes.