ABSTRACT:

The results of a study on the influence of the joint roughness, considered to be a geometric parameter only, on the evaluation of the shear strength of the two making surfaces are presented. Reference is made to casts of natural discontinuities in order to carry out a number of shear tests with increasing normal stress on surfaces with the same roughness, thus avoiding the problem of altering the initial discontinuity roughness during the test. A good agreement was found between the values of the second order angles i (Patton, 1966), that were measured with an automatic mechanical profilometer, the values of the angles of first displacement ß obtained from a tilt test, and the values of i=arctg(µ/O)-øb obtained from direct shear tests. This allows one to write a relation between the value of the angles i, measured by the mechanical profilometer, and the horizontal strain given by the percentage of the relative displacement of the two surfaces of a discontinuity. In this manner a reliable prediction can be made in an early stage of the analysis, when only the data on the discontinuity morphology and the tilt test results are available.

RESUME:

On va presenter les resultats d'un etude sur I'influence de la rugosite, entendu seulement comme parametre geometrique, dans la determination de la resistance au cisaillement des discontinuites. L'etude a etee effectuee en utilisant des calques de discontinuites naturelles. Ca à fin que I'application des efforts normals croissants Sur des surfaces du meme type n abîme pas la rugosite naturelle. On a obtenu une bonne correspondance entre les valeurs des angles i de deuxieme ordre (Patton 1966), que I'on a mesure avec un appareil automatique, les valeurs des angles de deplacement initial ß obtenues des Tilt-tests et les valeurs de i=[arctg(t/o) -ø,b] obtenues des essais de cisaillement directe. Ca a permis, dejà dans une première phase, limitee aux leves de rugosite avec appareil automatique et mesures de Tilt-tests, de proposer une relation synthetique entre les valeurs du parametre i mesurees et la deformation horizontal exprimee comme pourcentage du deplacement relatif des deux surface de la discontinuite.

ZUSAMMENFASSUNG:

Die Untersuchungen beziehen sich auf den Einfluss der rein geometrisch zu betrachtenden Rauhigkeit bei der Bestimmung des Gleit-Wiederstandes zwischen angelehnten Flachen. Die Untersuchungen wurden mit Abdruecken natuerlicher Diskontinuitaten durchgefuehrt, damit durch die Scherversuche mit zuhnemenden normalen Druck auf gleichen Flachen die urspruengliche Rauhigkeit der Oberflache nicht verandert wird. Es konnte eine gute Übereinstimmung zwischen den mit authomatischen Prophilograph gemessenen i Winkeln des zweiten Grades (Patton 1966), den mit "tilt tests" erhaltenen Warden der rested Verschiebungswinkeln ß und den mit direkten Scherversuchen erhaltenen i = {arct(t/o)-ø,b] Werte, festgestellt werden. Somit ergibtsich die Möglichkeit schon in der rested Phase der Untersuchungen, bzw. wahrend der Rauhigkeit Aufnahme und der "tilt tests" Messungen, voraussichtlich eine synthetische Relation zwischen den mit Prophilograph gemessenen i Winkel-Werten und der als prozentualische Flachen Verschiebung ausgewerteten horizontalen Verformung, Vorzuschlagen.

1. INTRODUCTION

When the two surfaces of an unfilled discontinuity are sheared, the mobilised shear strength is given by the contribution of various factors, which are at first assumed to be independent of each other. These factors are: - the roughness of the two surfaces; - the percentage of imposed strain; - the applied normal stress; and - the intact rock strength. As the displacement increases, the geometry of the initial interlocking condition between the two surfaces is modified (i.e. the area and the morphology of the surfaces in contact). Moreover, in relation to the applied normal stress, both the roughness of the surfaces and the initial characteristics of the intact rock may change. As a consequence, after shearing starts the various factors can no longer be considered to be independent of each other.

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