Comparison of corrected joint normal and shear stiffness between crystalline and carbonate rock joints

ABSTRACT: The importance of discontinuity geomechanical properties is increasing as the use of numerical models with explicit or discrete rockmass structure becomes the state of practice. These numerical inputs are typically measured from laboratory testing and in the case of joint normal and shear stiffness this is measured from direct shear testing. This paper presents practical guidelines to correct direct shear testing data for machine influences with regards to normal and shear stiffness by accounting for system deformation and separating out the fracture deformation component. In this study, the joint normal stiffness of 23 rough granite, 10 smooth ground granite, and 6 rough limestone specimens are measured using a hyperbolic law. Joint shear stiffness is measured on 19 rough granite, 4 smooth ground granite, and 6 rough limestone specimens. This data set is used to compare the measured joint stiffnesses based on lithology and topology.

RÉSUMÉ: L’importance des propriétés géomécaniques des discontinuités est grandement mise en évidence par l’utilisation croissante des modèles numériques avec implémentation explicite ou discrète des éléments structuraux dans les massifs rocheux. Ces paramètres sont en général obtenus à partir de tests en laboratoire alors que les coefficients de rigidité normal et de cisaillement sont mesurés à l’aide de cellules de cisaillement. Le présent papier présente une série de recommandations pratiques pour corriger l’influence des composantes mécaniques de la machinerie d’essais sur les coefficients de rigidité normal et de cisaillement. Les corrections sont faites en considérant la déformation du système en place et en isolant les composants de déformation des fractures. Dans cette étude, le coefficient de rigidité normal de 23 spécimens de granites rugueux, 10 spécimens de granites lisses, et 6 spécimens de de calcaire rugueux a été obtenu et la relation établie à l’aide d’une loi hyperbolique. Le coefficient de rigidité en cisaillement a été mesuré pour 19 spécimens de granite rugueux, 4 spécimens de granite lisse machinés, et 6 spécimens de calcaire rugeux. Les données sont utilisé afin de comparer les mesures basé sur la lithologie et la topographie.