A method for the study of crack propagation in rock structures

Abstract

A method is presented for analysing the stability of rock structures based on the propagation of geological discontinuities. Discontinuities are modelled as flat cracks and their propagation is analysed using fracture mechanics methods. As rock structures are brittle, these phenomena can be studied using linear elastic fracture mechanics (LEFM). Problems in the application of LEFM methods are analysed, with regard to the states of compressive stress present in rock. A numerical procedure is described which simulates the propagation of natural discontinuities in rock; the crack propagation trajectories determined from this analysis are compared with experimental results obtained on mortar specimens. The applicability of the method to the study of rock mass stability is shown with reference to the behaviour of rock slopes. L'article présente une méthode permettant d'analyser la stabilité de structures rocheuses. Cette méthode est fondéve sur Pétude de la propagation de discontinuités géologiques. Ces discontinuitésont modévlisées par des fissures planes dont la propagation est analyséve à l'aide de méthodes de la mecanique des fractures. Comme Ion de l'étude du comportement fragile des structures rocheuses, ces phénoménes peuvent être étudiés à l'aide de mécanismes linéaires de fracturation élastique (LEFM). Différents problémes rencontrés lors de l'application des méthodes LEFM sont analyses, notamment en relation avec la contrainte de compression régnant dam la roche. Une procédure numérique permettant de simuler la propagation des discontinuités naturelles de la roche est ensuite décrit. Les trajectoires de propagation des fissures déterminées Iors de cette analyse sont comparées aux résultats expérimentaux obtenus sur des échantillons de mortier. L'applicabilité de cette méthode à l'étude de la stabilité des masses rocheuses est démontrée par des références au comportement des pentes rocheuses.