Summary
Indirect Tensile Testing of Anisotropic Rocks
The tensile strength of rock materials is a parameter relevant to many rock mechanics applications. Rocks are often anisotropic in nature. Therefore, it is of interest to investigate suitable experimental methods for tensile testing to be used with these rocks. An attempt is made in this paper to see if the indirect methods adopted for testing isotropic rocks can be applied. Two rock types with transversely isotropic behavior are tested by loading discs and rings along their diameter. The finite element method is used in order to correlate the tensile stress, for which tensile failure is assumed to occur in each test, with the orientation of the axes of anisotropy. It is shown that the experimental results can be appropriately explained by this method and a parameter be defined which allows one to describe the law of variation of tensile strength with the anisotropy of deformability.
Zusammenfassung
Indirekte Zugfestigkeitsprüfung anisotroper Gesteine
Die Zugfestigkeit eines Gesteins stellt bei felsmechanischen Betrachtungen einen wichtigen Parameter dar. Die bisherigen Wege, diesen Parameter zu erfassen, setzen ein isotropes, homogenes Medium voraus. Da der natürliche Fels stets anisotrop und inhomogen ist, prüfen die Autoren die Möglichkeit, indirekte Zugversuche, wie sie bisher angewandt wurden, auf anisotrope Medien zu übertragen.
Die Autoren untersuchen das Verhalten von Granitgneis und Serpentinschiefer mit Transversal-Anisotropie. Die Untersuchung erfolgt im Druckversuch an Scheiben und Ringen längs des vertikalen Durchmessers, wie es für homogenes und isotropes Material im Sinne der klassischen Elastizitätstheorie üblich ist.
Durch Anwendung der Finite-Element-Methode gelingt es, die Beziehungen zwischen Bruch-Zugspannung und Abweichung der Anisotropie-Achse zu ermitteln.
Auf diesem Wege werden die experimentellen Ergebnisse erklärbar. Darüber hinaus ist es möglich, einen Parameter zu bestimmen, der es erlaubt, einen gesetzmäßigen Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und dem Grad der Anisotropie des Gesteins zu ermitteln.
Résumé
Essais indirects de traction sur des roches anisotropes
La connaissance de la contrainte de traction à la rupture est un paramètre important dans le domaine de la Mécanique des Roches. Etant donné que la plupart des roches sont anisotropes, il est intéressant de développer des essais capables de donner la contrainte de rupture à la traction de ces roches. Dans ce travail on a cherché à vérifier si les essais indirects de traction utilisés depuis longtemps pour des roches isotropes sont valables aussi pour des roches anisotropes. Dans ce but on a examiné le comportement de deux types de roche à isotropie transversale en exécutant des essais de compression le long d'un diamètre sur des disques et des anneaux. La méthode des éléments finis a été appliquée dans le but de disposer d'une corrélation entre la contrainte de traction pour laquelle la rupture a lieu, avec l'orientation de l'axe d'anisotropie. On a ainsi déduit que les résultats expérimentaux peuvent être interprétés par cette méthode et qu'il est possible aussi de définir un paramètre qui permet d'en tirer une loi de variation de la résistance à la traction en fonction de l'anisotropie de la déformabilité.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
Addinall, E., and P. Hackett: Tensile failure in rock-like materials. Proc. Sixth Symposium on Rock Mech., Univ. of Missouri at Rolla, Rolla, 515–538, 1964.
Barron, K.: Brittle fracture initiation in and ultimate failure of rocks, Part III — Anisotropic rocks: experimental results. Int. J. Rock Mech. Min. Sci.8, 565–575 1971.
Fine, J., and G. Vouille: L'anisotropie des roches — Son influence sur l'essai brésilien. Revue de l'Industrie Minerale, 5–12, 1970.
Hiramatsu, Y., and Y. Oka: Disc Test, Ring Test, Rectangular Plate Test and Irregular Specimen Test for Determining the Tensile Strength of Rocks. Proc. Second Congress of the International Society for Rock Mechanics, Belgrade, 199–206, 1970.
Hobbs, D. W.: The Tensile Strength of Rocks. Int. J. Rock Mech. Min. Sci.1 385–396, 1964.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
With 16 Figures
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Barla, G., Innaurato, N. Indirect tensile testing of anisotropic rocks. Rock Mechanics 5, 215–230 (1973). https://doi.org/10.1007/BF01301795
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01301795