Stress Analysis of Rock as a ‘No Tension’ Material

Abstract

Synopsis A rock mass in its natural state cannot sustain tensions due to the presence of cracks and fissures. Linear, elastic, solutions which indicate regions of tensions are therefore of little significance in real situations. If, however, a solution based on elastic-compression behaviour but permitting no tension can be developed then such a solution will present a valuable ‘bound’ in many real situations from which stability can be assessed. The Paper shows how such solutions can be obtained by use of an iterative ‘stress transfer’ method using a finite element formulation. In the final solution no tension is present and as statics are satisfied to any degree of approximation required a lower bound on the stability of the rock structure is given. Examples of a dam, a tunnel and an underground power station are included. Une masse de rocher à son état nature1 ne peut pas supporter des tensions causées par la présence de crevasses et de fissures. Des solutions linéaires, élastiques qui indiquent des zones de tensions ont done peu de signification dans des situations réelles. Si, cependant, une solution basée sur le comportement élastique à la compression mais ne permettant pas de tension peut être développée une telle solution présentera alors une ‘borne’ de valeur dans les cas de nombreuses situations réelles à partir desquelles la stabilité pourra être évaluée. L'exposé indique comment de telles solutions peuvent être obtenues en utiiisant une méthode itérative de ‘transfert de la contrainte’ utilisant une expression à éléments finis. Dans la solution finale il n'existe aucune tension et comme la statique est satisfaite à n'importe quel degré d'approximation requise une borne inférieure relative à la stabilité de la structure du rocher est donnée. Des exemples d'un barrage, d'un tunnel et d'une centrale souterraine sont compris.