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A damage constitutive model for rock mass with persistent joints considering joint shear strength
Les joints et microfissures, deux types de défauts que présentent les massifs rocheux, influent sur la résistance et la déformabilité de ces derniers. Il n’existe pas encore de modèle pouvant refléter en même temps les effets de ces deux types de défauts sur le comportement mécanique des massifs rocheux comportant des joints permanents. La présente étude s’intéresse aux massifs rocheux microfissurés qui présentent des joints permanents et met en place un modèle mécanique expliquant l’anisotropie de la résistance et de la déformabilité des massifs rocheux dure à l’existence de joints. Dans un premier temps, la variable de dommage de composant issue du couplage des défauts macroscopiques et mésoscopiques est déduite à partir du principe d’équivalence en déformation de Lemaitre. On met ensuite en place le modèle constitutif de dommage correspondant associé à la masse rocheuse comportant des joints. Dans un troisième temps, le critère de rupture des joints en cisaillement est incorporé au modèle constitutif précédent afin de l’étendre. Les résultats des exemples de calcul montrent alors que l’existence de joints a pour effet de réduire la résistance ces massifs rocheux, d’augmenter sa déformabilité et de les rendre ces massifs anisotropes. Une série d’exemples de calcul et de comparaisons confirment que le modèle proposé permet de mettre en évidence l’anisotropie de la résistance et de la déformabilité des massifs rocheux induite par les joints, de déterminer leurs possibles modes de rupture et de simuler assez bien la relation complète contrainte–déformation qui leur est propre. [Traduit par la Rédaction]
Microcracks and joints, two types of flaws that appear in a rock mass, affect both the rock mass strength and deformability. A model that can simultaneously reflect the effect of these two types of flaws on the mechanical behavior of a rock mass with persistent joints is not yet available. This study focusses on a microcracked rock mass with persistent joints and establishes a mechanical model, accounting for the anisotropy in the rock mass strength and deformability induced by the existence of the joints. Firstly, the compound damage variable from the coupling macroscopic and mesoscopic flaws is deduced based on the Lemaitre strain equivalence hypothesis. Secondly, the corresponding damage constitutive model for a jointed rock mass is set up. Thirdly, the joint shear failure criterion is incorporated into the constitutive model to extend the model. Finally, the results of the calculation examples show that the existence of the joint will reduce the strength, enlarge the deformability, and lead to anisotropy of the rock mass. A series of calculation examples and comparisons validate that the proposed model is capable of presenting the joint-induced anisotropy in rock mass strength and deformability, determining its possible failure modes, and reasonably simulating its complete stress–strain relationship.
A damage constitutive model for rock mass with persistent joints considering joint shear strength
Les joints et microfissures, deux types de défauts que présentent les massifs rocheux, influent sur la résistance et la déformabilité de ces derniers. Il n’existe pas encore de modèle pouvant refléter en même temps les effets de ces deux types de défauts sur le comportement mécanique des massifs rocheux comportant des joints permanents. La présente étude s’intéresse aux massifs rocheux microfissurés qui présentent des joints permanents et met en place un modèle mécanique expliquant l’anisotropie de la résistance et de la déformabilité des massifs rocheux dure à l’existence de joints. Dans un premier temps, la variable de dommage de composant issue du couplage des défauts macroscopiques et mésoscopiques est déduite à partir du principe d’équivalence en déformation de Lemaitre. On met ensuite en place le modèle constitutif de dommage correspondant associé à la masse rocheuse comportant des joints. Dans un troisième temps, le critère de rupture des joints en cisaillement est incorporé au modèle constitutif précédent afin de l’étendre. Les résultats des exemples de calcul montrent alors que l’existence de joints a pour effet de réduire la résistance ces massifs rocheux, d’augmenter sa déformabilité et de les rendre ces massifs anisotropes. Une série d’exemples de calcul et de comparaisons confirment que le modèle proposé permet de mettre en évidence l’anisotropie de la résistance et de la déformabilité des massifs rocheux induite par les joints, de déterminer leurs possibles modes de rupture et de simuler assez bien la relation complète contrainte–déformation qui leur est propre. [Traduit par la Rédaction]
Microcracks and joints, two types of flaws that appear in a rock mass, affect both the rock mass strength and deformability. A model that can simultaneously reflect the effect of these two types of flaws on the mechanical behavior of a rock mass with persistent joints is not yet available. This study focusses on a microcracked rock mass with persistent joints and establishes a mechanical model, accounting for the anisotropy in the rock mass strength and deformability induced by the existence of the joints. Firstly, the compound damage variable from the coupling macroscopic and mesoscopic flaws is deduced based on the Lemaitre strain equivalence hypothesis. Secondly, the corresponding damage constitutive model for a jointed rock mass is set up. Thirdly, the joint shear failure criterion is incorporated into the constitutive model to extend the model. Finally, the results of the calculation examples show that the existence of the joint will reduce the strength, enlarge the deformability, and lead to anisotropy of the rock mass. A series of calculation examples and comparisons validate that the proposed model is capable of presenting the joint-induced anisotropy in rock mass strength and deformability, determining its possible failure modes, and reasonably simulating its complete stress–strain relationship.
A damage constitutive model for rock mass with persistent joints considering joint shear strength
Liu, Hongyan (author) / Yuan, Xiaoping
2015
Article (Journal)
English
Rocks , modèle constitutif de dommage , Shear (Mechanics) , Models , jointed rock mass , masse rocheuse comportant des joints , Rock mechanics , défauts macroscopiques et mésoscopiques , macroscopic and mesoscopic flaws , Shear strength , résistance des joints au cisaillement , Stress-strain curves , joint shear strength , Deformation , couplage de dommages , damage constitutive model , Anisotropy , damage coupling
A damage constitutive model for rock mass with persistent joints considering joint shear strength
| British Library Online Contents | 2015
Shear strength of non-persistent rock joints
| British Library Conference Proceedings | 2001
Damage Constitutive Model for Freeze-Thawed Rock: Considering Damage Threshold and Residual Strength
| Springer Verlag | 2025