Deformation characteristics of a sedimentary soft mudstone from triaxial compression tests using rectangular prism specimens

Abstract

A new triaxial testing system has been developed for accurately evaluating the deformation characteristics of soft rock. Axial and lateral strains were measured locally along the surfaces of a rectangular prismatic specimen by using, in total, four pairs of local deformation transducers. Sedimentary mudstone samples retrieved by block sampling at Sagamihara Test Site were first compressed isotropically to the field overburden pressure level, followed by drained triaxial compression at different axial strain rates. A series of small unload/reload cycles was applied to define elastic and plastic deformation properties at intermediate loading stages. Very large bedding errors were observed at both the top and bottom ends and at the lateral surfaces of specimens during isotropic compression, and at the ends during triaxial compression. Local strains showed approximately isotropic deformation during isotropic compression. From the results of the drained triaxial compression tests, the Young's modulus and Poisson's ratio, defined for elastic and total strain increments, and their dependences on shear stress level and strain rate were quantified. Un nouveau systeème d'essais triaxiaux a été mis au point pour l'évaluation précise des caractéristiques de déformation des roches tendres. Les contraintes axiales et latérales ont été mesurées localement sur les surfaces d'une éprouvette rectangulaire prismatique à l'aide de quatre paires de capteurs de déformation locale. Des échantillons d'argilite sédimentaire prélevés par échantillonnage par blocs sur le terrain d'essai de Sagamihara ont d'abord été comprimés de façon isotrope jusqu'à la pression des mortsterrains avant de subir des essais de compression triaxiale drainés à différents taux de contrainte axiale. On a eu recours à une série de petits cycles décharge=recharge pour déÆnir les propriétés de déformation élastique et plastique aux stades de chargement intermédiaires. On a observé une grande erreur de litage aux extrémite s supérieure et inférieure et aux surfaces latérales de l'éprouvette pendant la compression isotrope, ainsi qu'à l'extrémité supérieure pendant la compression triaxiale. Les contraintes locales ont produit une déformation approximativement isotrope pendant la compression isotrope. A partir des résultats des essais de compression triaxiale drainée, on a quantifié le module de Young et le coefficient de Poisson, définis pour les écarts de contrainte élastique et totale, et la facçon dont ils dépendent du cisaillement et de l'état de contrainte.