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논문 기본 정보

자료유형
학술저널
저자정보
Chang, Chan-Dong (Department of Geology and Earth Environmental Science, Chungnam National University)
저널정보
한국지구과학회 한국지구과학회지 한국지구과학회지 제25권 제1호
발행연도
2004.1
수록면
22 - 31 (10page)

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Laboratory experiments were conducted in order to find effects of the intermediate principal stress of ${\sigma}_{2}$ on rock fractures and faults. Polyaxial tests were carried out under the most generalized compressive stress conditions, in which different magnitudes of the least and intermediate principal stresses ${\sigma}_{3}$ and ${\sigma}_{2}$ were maintained constant, and the maximum stress ${\sigma}_{1}$, was increased to failure. Two crystalline rocks (Westerly granite and KTB amphibolite) exhibited similar mechanical behavior, much of which is neglected in conventional triaxial compression tests in which ${\sigma}_{2}$ = ${\sigma}_{3}$. Compressive rock failure took the form of a main shear fracture, or fault, steeply dipping in ${\sigma}_{3}$ direction with its strike aligned with ${\sigma}_{2}$ direction. Rock strength rose significantly with the magnitude of ${\sigma}_{2}$, suggesting that the commonly used Mohr-type failure criteria, which ignore the ${\sigma}_{2}$ effect, predict only the lower limit of rock strength for a given ${\sigma}_{3}$ level. The true triaxial failure criterion for each of the crystalline rocks can be expressed as the octahedral shear stress at failure as a function of the mean normal stress acting on the fault plane. It is found that the onset of dilatancy increases considerably for higher ${\sigma}_{2}$. Thus, ${\sigma}_{2}$ extends the elastic range for a given ${\sigma}_{3}$ and, hence, retards the onset of the failure process. SEM inspection of the micromechanics leading to specimen failure showed a multitude of stress-induced microcracks localized on both sides of the through-going fault. Microcracks gradually align themselves with the ${\sigma}_{1}$-${\sigma}_{2}$ plane as the magnitude of ${\sigma}_{2}$ is raised.
#intermediate principal stress #polyaxial test #crystalline rock #fracture #strength

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