Dynamic Fracture Mechanics in Rock Engineering: Outline of Challenges and Advances

Kamran Panaghi, Aliakbar Golshani, Shahaboddin Yasrobi

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Engineering Geology and Rock Mechanics

ABSTRACT: The studies devoted to fracture mechanism in rock engineering are mainly focused on the development of static stress intensity factors. Different analytical, numerical, and experimental methods are developed or under study to obtain the required accuracy deemed to lower operative costs while meeting safety regulations. Another realm in the field is concentrated on the dynamic characteristics of the same parameters introduced in static analyses. Similarly, the stress intensity factors in dynamic state are described and methods are developed to account for their combination during the fracture process. Critical stress intensity factor, fracture toughness and failure criteria for dynamic loading are introduced and theories regarding crack initiation, crack velocity, branching and crack arrest are scrutinized. In this paper, a brief review of the dynamic fracture studies as well as the current state of our knowledge is presented. Finally, the necessity of such studies in deep excavations and relevant phenomena are expounded upon accordingly.

RÉSUMÉ: Des études consacrées au mécanisme de fracture dans le domaine de "rock engineering" sont principalement concentrées sur le développement des statiques des facteurs d'intensité de contrainte. Afin d'obtenir la précision requise qui estime des coûts opératoires inferieurs, tout en gardant des règlements de la sécurité, de différentes méthodes analytique, numérique et expérimentale sont développées ou sont à l'étude. Autre problématique de ce domaine vise aux caractéristiques des mêmes paramètres qui se présentent dans les analyses statistiques. De la même manière, des éléments de l'intensité de pression dans l'état dynamique sont décrits et les méthodes, quant à elles, sont développées. La critique des facteurs d'intensité de contrainte, la ténacité à la rupture et les critères d'échec sont représentés et les théories concernant l'amorce et la vitesse de la propagation des fissures, l'extension et l'arrêt de fissuration sont examinées minutieusement. Dans cet article, une brève révision à propos des études de la fracture dynamique est évoquée et de surcroît, la nécessité de telles études est expliquée.

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