Empirical Correlations and A New Approach for Strength Evaluation of Isotropic Rocks

ABSTRACT: In this study, the mechanical property and ultrasonic velocity of granite, representing high strength of natural isotropic rock, and rock like material (RLM), representing high strength synthetic isotropic rock were determined in the laboratory. Empirical equations have been developed between the unconfined compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS) and point load index (PLI), between BTS and PLI, between P-wave and UCS, Young's modulus and Poisson's ratio. The student t-test was performed to check the sensitivity of the empirical relations. Additionally, a novel strength testing method named mono UCS-PLI test, which may avoid the necessity for time consuming and tedious laboratory testing, was proposed in this study to reduce limitations and strictness of the conventional standard strength tests. Two types of splitting failure modes were observed, including two blocks and three blocks. These results perform a relatively stable range between mono UCS-PLI testing values and conventional standard testing values which depict the research potential for the future study.

RÉSUMÉ: Dans cette étude, la propriété mécanique et la vitesse ultrasonore du granit, représentant la résistance élevée de la roche isotrope naturelle et du matériau semblable à la roche (RLM), représentant la roche isotrope synthétique à haute résistance, ont été déterminées en laboratoire. Des équations empiriques ont été développées entre la résistance à la compression non confinée (UCS) et la résistance à la traction brésilienne (BTS) et l’indice de charge ponctuelle (PLI), entre BTS et PLI, entre l’onde P et l’UCS, le module de Young et le coefficient de Poisson. Le test t de Student a été réalisé pour vérifier la sensibilité des relations empiriques. En outre, une nouvelle méthode de test de résistance appelée test mono UCS-PLI, qui peut éviter la nécessité de tests de laboratoire longs et fastidieux, a été proposée dans cette étude pour réduire les limites et la rigueur des tests de résistance standard conventionnels. Deux types de modes d'échec de division ont été observés, dont deux blocs et trois blocs. Ces résultats effectuent une plage relativement stable entre les valeurs de test mono UCS-PLI et les valeurs de test standard conventionnelles qui décrivent le potentiel de recherche pour la future étude.