Modeling the shear behavior of rock joints under various normal conditions

Shuilin Wang, Mingwei Guo, Guanhua Sun, Sujin Liu, Changren Ke

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Rock Mechanics and Engineering Geology II

ABSTRACT: The shear behavior of joints is studied under constant normal load (CNL), constant normal stiffness (CNS) and constant normal displacement (CND) conditions on the basis of the formerly proposed approach, in which the post-peak part of the shear stress-displacement curve is simulated in a stepwise manner. Strength softening and strength hardening processes are modeled in a unified form. Shear stress-displacement curves, dilation-shear displacement curves and normal stress-shear displacement curves are determined by the numerical method. They are compared with those published data under low normal stress and normal stiffness conditions, good agreements are observed. Shear stress-displacement curves, dilation-shear displacement curves and normal stress-shear displacement curves under high CNS and CND conditions are presented and analyzed. With the consideration of high cost in shear test under high CNS conditions, this study under high CNS and CND conditions can be taken as the improvement with respect to the study with low normal stress and normal stiffness conditions, which can bring insight into the deep underground engineering.

RÉSUMÉ: Le comportement du cisaillement du joint est étudié sous des conditions de charge normale constante (CNC), de rigidité normale constante (RNC) et de déplacement normal constant (DNC) sur la base de l'approche précédemment proposée, dans laquelle le cisaillement post-pic contrainte-déplacement courbe est simulée par paliers. Les processus de ramollissement et de durcissement sont modélisés sous une forme unifiée. Les courbes contrainte-déplacement de cisaillement, et de déplacement de dilatation-cisaillement et les celles normales de déplacement contrainte-cisaillement sont déterminées numériquement. Ils sont comparés avec les données publiées dans des conditions de faible contrainte normale et de rigidité normale, et de bons accords sont observés. Les courbes contrainte-déplacement de cisaillement, et de déplacement dilatation-cisaillement et les normales de déplacement contrainte-cisaillement dans des conditions CNC et RNC élevées sont présentées et analysées. Compte tenu du coût élevé du test de cisaillement sous des conditions CNC élevées, cette étude sous des conditions élevées de CNC et DNC peut être considérée comme une amélioration par rapport à l'étude avec des conditions de stress normal et de rigidité normale, ce qui peut apporter un aperçu dans l'ingénierie souterraine profonde.

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