Summary Hydrofracture Mechanisms in Rock During Pressure Grouting. The paper examines the basic meachnisms controlling the initiation of fractures in rocks and layered soils during pressure grouting, and their subsequent propagation into the ground mass. Previous analyses of fracture initiation have tended to concentrate on simplified models in which the ground is treated as an impervious elastic or Mohr-Coulomb continuum. The present method allows for the porous or fissured nature of the ground by considering the effect of seepage forces induced by the pore pressure gradient. The effect is quantified by use of a parameterN such that the ratio of fluid force used in expanding the injection hole, to that used in forcing fluid through void spaces, isN to (1—N). Analysis of hydrofracture propagation is based on stress analysis of a borehole in an elastic continuum, the propagating fracture zone around the borehole being represented as a non-elastic material governed by the Mohr-Coulomb failure criterion. This is supplemented by an energy approach which equates the energy supplied to the ground from the injection pump, with the energy stored in the ground and the energy necessary to fracture it.

Zusammenfassung Brucherscheinungen im Fels bei Verpreβarbeiten. In der Arbeit wird der grundlegende Mechanismus untersucht, welcher bei Verpreßarbeiten in Fels und geschichtetem Boden zur Einleitung und Ausbreitung von Brüchen führt. Frühere Untersuchungen des Bruchbeginns stützten sich im wesentlichen auf vereinfachte Modelle, in denen der Untergrund als undurchlässiges Kontinuum angesehen wird, das entweder elastisch ist oder der Mohr-Coulombschen Bruchbedingung genügt. Die neue Methode berücksichtigt dagegen eine Porosität oder Klüftung des Untergrundes durch Ansatz der vom strömenden Medium auf das Gebirge ausgeübten Belastung. Diese Belastung wird aufgeteilt in einen Druckverlust an der Bohrlochwand (gleich ParameterN mal Verpreßdruck) und die entsprechende, über den gesamten durchströmten Bereich verteilte Belastung. Die Untersuchung der Bruchausbreitung geht von der Spannungsermittlung um ein Bohrloch in einem elastischen Kontinuum aus, wobei in der sich ausbreitenden Bruchzone um das Bohrloch herum nichtelastisches Material angenommen wird, das dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium genügt. Zur Ergänzung dient eine Energie-Betrachtung, bei der die von der Injektionspumpe abgegebene Energie gleichgesetzt wird der im Untergrund gespeicherten Energie und der aufgewendeten Brucharbeit.

Résumé Les mécanismes de la fracturation hydraulique dans les roches pendant les injections sous pression. Le mémoire examine les mécanismes fondamentaux qui gouvernent l'initiation des ruptures dans les roches et les sols stratifiés, au cours des injections et leur propagation dans les massifs. Les analyses antérieures de l'initiation de la rupture, se sont concentrées sur des modèles simplifiés où l'on considérait la roche comme un milieu élastique et imperméable, ou comme un milieu de Mohr-Coulomb. La présente méthode admet que le massif est poreux ou fissuré, en considérant l'action des forces de percolation engendrées par le gradient de pression interstitielle. Cette action est quantifiée par un paramètreN, tel que le rapport de la force du liquide employée à dilater le forage d'injection, à celle employée pour forcer le coulis à travers les vides soitN/(1—N). L'analyse de la propagation des ruptures se base sur l'analyse des contraintes autour d'un forage dans un milieu élastique, alors que la zone de la rupture qui se propage autour du forage est représentée par un milieu non-élastique admettant le critère de rupture de Mohr-Coulomb. Cette analyse est complétée par une approche énergétique, où l'énergie qui est fournie au massif par la pompe d'injection est égalée à l'énergie emmagasinée dans la roche et à l'énergie de rupture.