Determination of the effects of mineralogy on the point load compressive strength of rock

ABSTRACT: Rock forming minerals are of great importance understanding the instability of a rock. While the rock instability has been the main subject of many studies, the relation between rock forming minerals and geomechanical parameters of rock remained unknown. This research study aims to investigate the effect of rock forming minerals on the point load test (PLT) of the rock. In the laboratory, rock specimens from four boreholes with different lithologies are tested to obtain their axial and diametrical PLT. Correspondingly, the mineral of rock specimens is analyzed in thin section study. Here, the thin section results of specimens are coupled with all units of boreholes to assign the obtained minerals to all lithologies of boreholes. As there are many minerals in the database, the principal component analysis (PCA) is applied to reveal the significant minerals and then, the data reduction is carried out. The principal component regression (PCR) is performed to evaluate the effect of minerals on axial and diametrical PLT of the rock. Comparison of PCR results of diametrical and axial PLT highlights the effect of major rock minerals, metamorphic minerals and sheets minerals on PLT. Quartz, feldspar, amphibole, plagioclase, and epidote have shown a positive effect on axial and diametrical PLT of the rock. On the other side, chlorite and white mica have represented a negative effect on axial and diametrical PLT of rock. Moreover, the effect of anisotropy of rock and grain size have shown a negative effect on diametrical PLT of the rock.

RÉSUMÉ: Les minéraux formant des roches sont d'une grande importance pour comprendre l'instabilité́ de celle-ci. Alors que leurs instabilité a été le principal sujet de nombreuses études, la relation entre les minéraux formant la roche et les paramètres géomécaniques est restée inconnue. Cette étude vise à étudier l'effet des minéraux formant la roche sur le test de charge ponctuelle (PLT) de la roche. En laboratoire, des spécimens de roche provenant de quatre forages avec différentes lithologies sont testés pour obtenir leur PLT axial et diamétral. De même, le minéral des spécimens de roche est analysé dans une étude en coupe mince. Ici, les résultats des coupes minces des spécimens sont couplés à toutes les unités de forages pour attribuer les minéraux obtenus à toutes les lithologies des forages. Comme la base de données contient de nombreux minéraux, l'analyse en composantes principales (PCA) est appliquée pour révéler les minéraux importants, puis la réduction des données est effectuée. La régression en composantes principales (PCR) est effectuée pour évaluer l'effet des minéraux sur le PLT axial et diamétral de la roche. La comparaison des résultats de PCR du PLT diamétral et axial met en évidence l'effet des principaux minéraux de roche, des minéraux métamorphiques et des minéraux en feuilles sur le PLT. Le quartz, le feldspath, l'amphibole, le plagioclase et l'épidote ont montré́ un effet positif sur le PLT axial et diamétral de la roche. De l'autre côté, le chlorite et le mica blanc ont représenté un effet négatif sur le PLT axial et diamétral de la roche. De plus, l'effet de l'anisotropie de la roche et la granulométrie ont montré́ un effet négatif sur le PLT diamétral de la roche.