Anisotropy of Granites: A Reflection of Microscopic Fabric

Abstract

Synopsis The Paper contains the results of an inquiry into the mechanical anisotropy of granites from three North American localities. An assumption of an ellipsoidal distribution of elastic moduli was found to be justified: the data suggest that the orthotropic elastic idealization may be suitable provided that non-linearity is accounted for. Engineering pre- dictions for these rocks, if based on the idealization of linear isotropic behaviour, could lead to serious error. It was of interest to discover through microscopic fabric analysis that the interpreted cause of both non-linear and anisotropic behaviour was mechanistically the same, i.e. an effect produced by small preferentially orientated cracks. For all cases tested, directions of high compliance and low cleavage resistance could be related to micro- fractures in quartz grains. Observations of this fabric element can provide a rapid and inexpensive method for evaluating the anisotropy of the granitic rock mass. Cet exposé contient les résultats d'une enquête relative à l'anisotropie mécanique des granites dans trois localités de l'Amérique du Nord. Une supposition de distribution ellipsoïdale des modules élastiques s'est révélée être justifiée; les donneés suggrènt que l'idéalisation élastique orthotropique peut convenir à condition que la nonlinéarité puisse être expliquée. Les prévisions mécaniques relatives à ces roches, si elles sont basées sur l'idéalisation du comportement isotrope, peuvent mener à des erreurs importantes. Il a été intéressant de découvrir au moyen de l'analyse de la texture microscopique que la cause expliquée du comportement non-linéaire ainsi que du comportement anisotropique était mécaniquement la même, c'est à dire un effet produit par de petites fissures à orientation préférentielle. Dans tous les cas soumis à des essais. les directions d'une conformation élevée et d'une résistance au clivage faible pouvait être rapportée au micro-cassures dans les grains de quartz. Des observations portant sur cet élément de la texture peuvent fournir une méthode rapide et peu coûteuse pour l'évaluation de l'anisotropie de la masse rocheuse granitique.