The influence of fissures in a stiff clay subjected to direct shear

Abstract

The purpose of the present investigation is to study the effect that fissures have on the failure process of stiff Assured clay when subjected to direct shear conditions. A new version of the direct shear apparatus was developed for this. The new version consists of an open shear box that facilitates the recording of the failure zone as well as the effects that fissures have on this surface. Prismatic samples of brittle kaolinite clay with pre-existing cracks were tested using the new equipment. It was found that the pre-existing cracks have a marked influence in the development of the failure surface. Failure started in the samples in the form of secondary cracks that developed from the tips or edges of the pre-existing cracks. The failure surface was irregular and was formed by the linking of the pre-existing and secondary cracks. With the use of linear elastic fracture mechanics theory it was determined that the secondary cracks developed in regions of tensile stresses induced in the clay samples by the shearing loads. The secondary cracks extended from the pre-existing cracks in a direction normal to that of the maximum tensile stress. On s'est proposé d'étudier l'effet qu'ont les fissures sur la rupture de l'argile fissurée rigide soumise à un cisaillement direct Afin d'atteindre ce but on a mis au point une nouvelle version de l'appareil de cisaillement direct, c'est-à-dire une boîte de cisaillement ouverte qui facilite l'enregistrement de la zone de rupture aussi bien que des effets qu'ont les fissures sur cette surface. À l'aide du nouvel appareil on a étudié des échantillons prismatiques d'argile kaolinite fragile qui contenaient des crevasses pré-existantes qu'on a trouvé exercer une influence considérable sur le développement de la rupture de surface. La rupture s'est amorcée dans les échantillons sous forme de fissures secondaires qui se sont développées à partir des extrémités ou des bords des fissures pré-existantes. La surface de rupture était de forme irregulière et provenait du couplage des fissures pré-existantes et des fissures secondaires. La théorie de la mécanique de rupture élastique linéaire a été employé pour montrer que les fissures secondaires se développaient dans des zones de contrainte de traction induites dans les échantillons d'argile par les chargements de cisaillement. Les fissures secondaires s'étendent à partir des fissures pré-existantes dans une direction normale à celle de la contrainte de traction maximale.