Article

International Journal of Fracture Mechanics

, Volume 1, Issue 3, pp 137-155

First online:

Brittle fracture propagation in rock under compression

  • E. HoekAffiliated withMechanics Division, National Mechanical Engineering Research Institute, South African Council for Scientific and Industrial Research
  • , Z. T. BieniawskiAffiliated withMechanics Division, National Mechanical Engineering Research Institute, South African Council for Scientific and Industrial Research

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Abstract

The results of studies of the initiation and propagation of fracture from a single Griffith crack in a biaxial compressive stress field are reported. It is concluded that Griffith's theory of brittle fracture offers a reliable prediction of the fracture initiation stress but that the resulting fracture propagation from a single crack cannot account for the macroscopic fracture of a specimen. Some preliminary results of studies on crack arrays and on the effects of crack closure in compression are presented. The applicability of these results to the prediction of rock fracture in predominantly compressive stress fields is discussed.

Zusammenfassung

Die Versuchergebnisse über die Bildung und Fortpflanzung von Brüchen, die von einem einzelnen Griffith-Riss in einem zweiachsigen Spannungsfeld ausgehen, werden beschrieben. Die Folgerung ist, dass die Theorie von Griffith über Sproödbrüche eine sichere Voransage von der Spannung bei Bruchbildung ist. Aber dass die darauffolgende Fortpflanzung vom Bruch, von einem einzelnen Riss aus, nicht verantwortlich sein kann für den Gesamtbruch der Probe. Ein paar vorläufige Forschungsergebnisse über Rissanordnungen und die Auswirkung der Schliessung von Rissen dutch Druck, werden gegeben. Die Anwendung von diesen Ergebnissen für das Voraussagen vom Versagen des Gesteins bei vorwiegenden Druckspannungsfeldern werden besprochen.

Résumé

Un rapport a été fait des résultats d'études de l'amorçage et de la propagation d'une fracture, partant d'une seule fissure genre Griffith et se développant dans un champ de contrainte de compression biaxiale. On peut en conclure que la théorie Griffith de fraction de fragilité offre une prédiction sûre de la contrainte de départ de la fracture, mais que la propagation de la fracture, qui en résuite -partant d'une seule fissure- ne justifie pas la fracture macroscopique du spécimen. Quelques résultats préliminaires d'études sur des rangées de fissures et: l'effet de fermeture des fentes sous compression sont soumis. L'application de ces résultats sur la prédiction de la fracture du massif sous des champs de tension prédominants compressifs est discutée.