Identifying crack initiation and propagation thresholds in brittle rock

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Abstract

Recent work at the Underground Research Laboratory of Atomic Energy of Canada Limited in Pinawa, Manitoba, has shown that high compressive stresses near the tunnel face significantly contribute to the loss of strength, and eventual failure of the rock, through stress-induced brittle fracturing. A program of laboratory testing has been undertaken to investigate the effects of brittle fracture on the progressive degradation of rock mass strength. The work carried out in this study involves a detailed analysis of the crack initiation and propagation thresholds, two key components in the brittle-fracture process. This paper describes new techniques developed to enhance existing strain gauge and acoustic emission methodologies with respect to the detection of these thresholds and their effects on the degradation of material strength.

Des travaux récents au «Underground Research Laboratory» de l'AECL à Pinawa, Manitoba, ont démontré que les fortes contraintes de compression près de la face du tunnel contribuent de façon significative à la perte de résistance, et éventuellement à la rupture de la roche, par suite de fractures fragiles induites par les contraintes. Un programme d'essais en laboratoire a été entrepris pour étudier les effets de la fracture fragile sur la dégradation progressive de la résistance de masse de la roche. Le travail réalisé dans cette étude comprend une analyse détaillée de l'initiation de la fissure et des seuils de propagation, deux composantes clés dans le processus de la fracture fragile. Cet article décrit de nouvelles techniques qui ont été développées pour valoriser les méthodologies existantes de jauges de contraintes et d'émission acoustique pour la détection de ces seuils et de leurs effets sur la dégradation de la résistance du matériau.

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