The characterization of time‐dependent brittle rock deformation is fundamental to understanding the long‐term evolution and dynamics of the Earth's crust. The chemical influence of pore water promotes time‐dependent deformation through stress corrosion cracking that allows rocks to deform at stresses far below their short‐term failure strength. Here, we report results from a study of time‐dependent brittle creep in water‐saturated samples of Darley Dale sandstone (initial porosity, 13%) under triaxial stress conditions. Results from conventional creep experiments show that axial strain rate is heavily dependent on the applied differential stress. A reduction of only 10% in differential stress results in a decrease in strain rate of more than two orders of magnitude. However, natural sample variability means that multiple experiments must be performed to yield consistent results. Hence we also demonstrate that the use of stress‐stepping creep experiments can successfully overcome this issue. We have used the stress‐stepping technique to investigate the influence of confining pressure at effective confining pressures of 10, 30, and 50 MPa (while maintaining a constant 20 MPa pore fluid pressure). Our results demonstrate that the stress corrosion process appears to be significantly inhibited at higher effective pressures, with the creep strain rate reduced by multiple orders of magnitude. The influence of doubling the pore fluid pressure, however, while maintaining a constant effective confining pressure, is shown to influence the rate of stress corrosion within the range expected from sample variability. We discuss these results in the context of microstructural analysis, acoustic emission hypocenter locations, and fits to proposed macroscopic creep laws.

The slope at Zhahanur open-pit mine (China) has experienced significant and prolonged deformation, posing a considerable risk to life and property within the mining area. To analyse the deformation and failure mechanism of the rock slope, geotechnical investigations, numerical simulations, and long-term movement monitoring were undertaken. In order to improve the efficiency of slope pretreatment, a point elimination method was proposed for the slope surface, and a 3D geological model of mining area was established. A systematic analysis was performed on monitoring data from surface slope radar and underground inclinometers, enabling the identification of the potential sliding surface and deformation pattern of northern slope in a rational manner. Additionally, through three-dimensional numerical simulation, the feasibility of the mining scheme that incorporates waste dump inside the pit was explored. These simulations accurately captured the varying deformation patterns at different levels and exhibited good agreement with available field monitoring data. The findings revealed a composite multi-stage slope failure pattern primarily controlled by weak layers. The safety factors associated to two competing slip surfaces were determined to be 1.20 and 1.15, respectively. To ensure the safe extraction of coal resources from the deformed slope, a combined mining scheme of in-pit dumping and mining is proposed in the study. The proposed scheme was shown to meet the production needs, with a minimum safety factor of 1.08 for rock slope under the mining scheme. By integrating various field monitoring techniques with numerical simulations, a collaborative monitoring scheme was devised to effectively and promptly identify potential sliding surface and implement necessary mining and control measures to ensure slope stability. This comprehensive approach provides valuable insights into the deformation behavior of the rock slope and facilitates the implementation of proactive measures to mitigate risks associated with slope instability.

Beyond a threshold applied compressive stress, porous rocks typically undergo either dilatant or compactant inelastic deformation and the response of their physical properties to deformation mode is key to mass transport, heat transport and pressure evolution in crustal systems. Transitions in failure modes-involving switches between dilatancy and compaction-have also been observed, but to date have received little attention. Here, we perform a series of targeted mechanical deformation experiments on porous andesites, designed to elucidate complex post-failure deformation behaviour. By investigating a sample suite and effective pressure range that straddles the transition between positive and negative volumetric responses to compression, we show two post-failure critical stress states: a transition from compaction to dilation (

The thermal conductivity of volcanic rock is an essential input parameter in a wide range of models designed to better understand volcanic and geothermal processes. However, although volcanoes and geothermal reservoirs are often characterised by temperatures above ambient, laboratory thermal conductivity measurements are often performed at ambient temperature. In addition, there are currently few data on the temperature dependence of thermal conductivity for andesite, a common volcanic rock. Here, we provide elevated-temperature (up to 120 °C) laboratory measurements of thermal conductivity for variably porous (∼0.05 to ∼0.6) and variably glassy andesites from Mt. Ruapheu (New Zealand) using the transient hot-strip method. Our data show that (1) the thermal conductivity of these andesites has little to no temperature dependence and, therefore, (2) there is also no influence of porosity on the temperature dependence of thermal conductivity. We compare our new data with compiled published data to show that the thermal conductivity of volcanic rocks may decrease, remain constant, or increase as a function of temperature. We show that the thermal conductivity of amorphous glass and crystalline material increase and decrease, respectively, as temperature increases. We therefore interpret the temperature dependence of the thermal conductivity of volcanic rock to be dependent on glass content. The thermal conductivity of the studied andesites, the microstructure of which can be characterised by phenocrysts within a variably glassy groundmass, has little to no temperature dependence because the decrease in the thermal conductivity of the crystalline materials, due to decreases in lattice thermal conductivity, is offset by the increase in the thermal conductivity of the amorphous glass. A simple modelling approach, using the temperature dependence of the thermal conductivity of glass and crystalline material, provides a crystal content of 0.26 for a thermal conductivity independent of temperature, a common crystal content for andesite dome rock. Our findings imply that calculations of heat transfer through partially glassy volcanic rocks need not consider a temperature-dependent thermal conductivity, but that decreases and increases in thermal conductivity with temperature should be expected for fully crystallised or devitrified volcanic rocks and completely glassy volcanic rocks, respectively. We highlight that more experimental studies are now required to assess the evolution of thermal conductivity as a function of temperature in a wide range of volcanic rocks with different crystallinities.