Determination of the state of stress in a jointed and fractured medium is complicated by the spatial heterogeneity of the stress distribution. In a discontinuous rock mass this is related to the current state of geologic loading, and the stress path defined by its geologic history. The stress path develops over geologic time from a variety of physical, chemical and mechanical changes, including processes such as fracture, and slip and separation on planes of weakness. The results of a stress measurement exercise, using a 1.81 m diameter borehole, are presented. They confirm the role of geologic structure in determining stress distribution in jointed rock. Computational analysis of generic models of jointed rock masses has been used to develop guidelines for the preferred number and location of stress measurement sites in such a medium, which can provide a reliable estimate of the average field stresses.
La détermination de l''état de sollicitation d''un milieu fissuré et fracturé est compliquée par l''hétérogénéité spatiale de la distribution des contraintes. Dans le cas d''une masse rocheuses discontinue, celle-ci est relative à l''état courant de chargement géologique ainsi qu''à la trajectoire de contraintes définie par son histoire géologique. La trajectoire des contraintes se développe au cours du temps géologique d''une diversité de changements de nature physique, chimique et mécanique, y compris des procédés tels que la fracture, le''écoulement et la séparation suivant les plans de faiblesse. On présente les résultats d''un essai de mesure des contraintes en employant un trou de forage de 1.81 m de diamètre. Ils confirment le rôle de la structure géologique dans la détermination de la distribution des contraintes dans les masses rocheuses fissurées. On a fait appel à l''analyse de calcul de modèles génériques de masses rocheuses fissurées pour obtenir des indications du nombre préféré et de la location des sites pour la mesure des contraintes dans un tel milieu qui puissent aboutir à une appréciation sure des contraintes de champ.
Die Bestimmung des Spannungszustandes bei einem geklüfteten und rissig gewordenen Gesteinssystem wird durch die räumliche Heterogenität der Spannungsverteilung kompliziert. Bei einem unterbrockenen Gesteinssystem ist diese mir dem augenblicklichen geologischen Beladungszustand. sowie mit der von ihrer geologischen Vorgeschichte bedingten Spannungsrichtung verbunden. Die Spannungsrichtung entwickelt sich im Laufe der geologischen Zeit aus einer Vielzahl physischer, chemischer und mechanischer Veränderungen, einschliesslich Vorgänge wie Bruch sowie Fliessrutschung und Trennung an Schwachflächen. Die Ergebnisse eines Spannungsmessvorhabens unter Verwendung eines Bohrlochs mit einem Durchmesser von 1.81 m werden angegeben. Sie bestätigen die Rolle der geologischen Struktur bei der Bestimmung der Spannungsverteilung en einem geklüfteten Gesteinssystem. Rechneranalyse von allgemeinen Modellen geklüfteter Gesteinssysteme ist zur Entwicklung von Richtlinien betrefflich der vorzuziehenden Anzahl sowie Stellen der Spannungsmesspunkte bei einem solchen System, die eine sichere Auswertung der durchschnittlichen Feldspannungen liefern können, verwendet worden.
In the design of underground excavations, reliable determination of the virgin state of stress is usually regarded as an essential component of site characterisation. Significant improvements have been made, in recent years, in instruments and techniques for determination of the average state of stress in a small volume of rock. The volume sampled using conventional borehole devices is typically 0.001 m, while the zone of influence of even a moderated sized excavation may exceed 100,000 m. Thus, the point determinations of the virgin state of stress will be adequate for design of the excavation only if the natural stress distribution in the medium is reasonably homogeneous throughout the zone of influence of the excavation. It is inferred that the stress distribution in rock masses, particularly those that are fractured, faulted and jointed, is not homogeneous. This is concluded from the knowledge that, in its geologic history, a rock mass may be subject to episodes of tectonic and gravitational loading, fracturing, unloading, heating, cooling, water infusion, drainage and drying. Each of these physicochemical, thermal and mechanical processes may generate a highly heterogeneous state in the medium. It may also be inferred that the most recent geologic processes will be predominant in determining the current stress distribution. For the near-surface, these processes are erosion, current tectonism, fracture, and slip and separation on discontinuities. It is notable that there has been comparatively little effort devoted to understanding the relation between structure and state of stress in a rock mass. Price (1966) asserted a relation between orientation of the major principal stress, and the orientation of the acute bisector of the dihedral angle defined by conjugate faults. Jamison and Cook (1980) examined limits on the state of stress in a rock mass defined by rock material strength and rock structure defined by faulting. Apparently, there has been comparatively little effort devoted to determining the stress distribution in a regularly jointed medium. Model studies of discontinuous media, such as those reported by Chappell (1974), support the notion of a heterogeneous stress distribution in a discontinuous medium.
