Anisotropic behaviours of OhshimaOshima granite were investigated by carrying out uniaxial compression tests, together with observations of microcracks under an optical microscope. The elastic modulus tensor of Oshima granite at 10 per cent strength, E10, were calculated using theoretically formulation of elastic modulus tensor in terms of the second-rank crack tensor for pre-existing open microcracks. Furthermore, with the assumption of orthorhombic elasticity, the nine moduli of Oshima granite E10 were determined by uniaxial compression test. Twenty-one moduli of samples, calculated without assuming any symmetry, also showed orthorhombic features. Direction of the symmetry axes agreed well with the orientation of preexisting cracks. Comparison of crack tensor-based formulation results with the experimentally determined one show that the anisotropy of elasticity of Oshima granite is caused by pre-existing open microcracks, not by pre-existing healed microcracks and also crack tensor formulation can be used, as a first-order approximation at least, to describe the anisotropy of Oshima granite induced by pre-existing open microcracks.
Das anisotrope Verhalten des Oshima-Granits wurde mit Hilfe von einachsigen Kompressionstests und durch die Betrachtung von Mikrorissen unter einem optischen Lichtmikroskop untersucht. Das Elastizitatsmodul von Oshima-Granit bei 10 Prozent Kraft E10 wurde berechnet, indem man die Formulierung des Elastizitatsmodultensors, ausgedrueckt als Risstensor zweiter Ordnung theoretisch auf bereits existierende Mikrorisse angewandt hat. Außerdem wurden die neun Module des Oshima-Granits unter der Annahme orthorhombischer Elastizitat E10 mit einem einachsigen Kompressionstest bestimmt. Einundzwanzig Stichproben, die ohne die Annahme irgendeiner Symmetrie genommen wurden, zeigten ebenfalls orthorhombische Merkmale. Die Richtung der Symmetrieachsen stimmte mit der Orientierung bereits vorhandener Risse ueberein. Der Vergleich der Ergebnisse der auf dem Risstensor basierenden Formulierung mit der experimentell bestimmten Formulierung zeigt, dass die Anisotropie der Elastizitat von Oshima-Granit von bereits vorhandenen offenen Mikrorissen verursacht wird, und nicht von vorhandenen vernarbten Mikrorissen, und dass die Risstensorformulierung auch zumindest fuer eine Annaherung erster Ordnung benutzt werden kann, um die durch vorhandene offene Mikrorisse induzierte Anisotropie des Oshima-Granits zu beschreiben.
Les comportements anisotropes du granit d'Oshima ont ete etudies en realisant des tests de compression simple, et en observant les microfissures au microscope optique. Le tenseur du module d'elasticite du granit d'Oshima sous une resistance de 10 pourcents, E10, a ete calcule en se servant de la formule theorique du tenseur de module d'elasticite base sur le tenseur de fissures de second ordre des microfissures ouvertes preexistantes. En outre, sur base de l'hypothèse de l'elasticite orthorhombique, les neuf modules du granit d'Oshima ont ete determines par des tests de compression simple. Vingt et un modules d'echantillons, calcules en dehors de toute hypothèse de symetrie, ont aussi montre des caracteristiques orthorhombiques. La direction des axes de symetrie correspondait bien à l'orientation des fissures preexistantes. La comparaison des resultats de la formule basee sur le tenseur de fissures avec les resultats determines experimentalement montrent que l'anisotropie de l'elasticite du granit d'Oshima provient des microfissures ouvertes preexistantes, et non de microfissures preexistantes refermees et que la formule du tenseur de fissures peut servir, au moins comme première approximation, à decrire l'anisotropie du granit d'Oshima marque par des microfissures ouvertes preexistantes.
Granitic rock looks isotropic in the rock structure, but is more or less inherently anisotropic in its mechanical behaviors due to the existence of preferentially oriented microcracks (Rodrigues 1966, Douglass and Voight 1969, Thill et al. 1973 and Oda et al. 1986). As a garnitic rock is subjected to increasing deviatoric stress beyond about 50 per cent of failure strength, pre-existing microcracks preferentially grow in size and new microcracks may also develop. The propagation and development of microcracks may increase material deformability, affect the material's anisotropy and eventually result in the failure of material (Brace et al. 1966, Bieniawski 1967, Oda et al. 2002)
In order to deal with such anisotropic rocks within the framework of elasticity theory, for instance, we need twenty-one independent elastic constants, instead of only two for an isotropic medium. It seems formidable, although not impossible, to determine all these constants experimentally. This may hinder the acceptance of the anisotropy hypothesis for practical purposes in spite of the fact that geological media are more or less anisotropic. The present difficulty will be solved if these constants are formulated in terms of geometrical parameters for microcracks plus two elastic constants for an isotropic matrix.
