The paper describes methods, techniques and results of large-scale shear test on rock performed on the site of the Krasnoyarsk dam on the Yenisei River, the USSR. The study was aimed at determining shear resistance and deformability of the rock foundation of a concrete gravity dam 100 m high. The dam foundation is composed of highly fissured granites with joints dipping gently in the direction of the shearing load. Two blocks 8 × 12 × 7m (height) of highly fissured rock were cut out in the dam excavation pit, their upper parts being enclosed in a reinforced concrete jackets and loaded with concrete blocks up to a value of σ = 7.0 kg/cm2. Experiment envisaged applying of a horizontal load by increments to the rock blocks up to the state of limiting equilibrium. One of the test blocks was left intact and the other was cement grouted. The paper presents a kinematic scheme of displacements of rock masses, data on their vertical and horizontal displacements at various loads, shear resistance and deformability characteristics of natural and grouted foundation of a dam.
In recent years a certain experience has been accumulated by the U.S.S.R. in investigating shear strength of rock masses with tectonic disturbance and joints by the method of shearing large-scale blocks. For the first time this method was used to evaluate shear resistance of the rock foundation of the Bratsk dam. The tests were performed in the excavation pit on the rock blocks with the 7 × 7 m base [1]. Later jointed efforts of the Soviet and Bulgarian engineers enabled shear resistance of bank abutmens of the Kyrdzhali arch dam to be established by shearing two rock blocks 4 × 4 m.
In 1964—66 years on the site of the Krasnoyarsk concrete dam over 100 m high the tests were made on two blocks with the area of the base up to 100 m2 each [2]. Results of the shear tests performed at the Krasnoyarsk dam site are presented below.
The foundation of the Krasnoyarsk dam is composed of medium- and fine-grained granites, including veins 3−7 m thick of syenites, vogesites and porphyrites, filling the systems of steeply dipping joints. The granites as well as the vein materials contain cracks of primary jointing. These are supplemented by tectonic failure of rock, namely, by tectonic shear zones dipping at low angle, whose dimensional orientation is unfavourable for the dam stability, as the dip of cracks opening from 10 cm to 1 m is 7−20° in a downstream direction. The tectonic shear zones have inclusions of shistose and broken granites with pockets and bands of disintegrated rock with gauges.
Le rapport décrit les méthodes, les procédés et les résultats des essais de cisaillement à grande échelle dans le site du barrage de Krasnoiarsk construit sur la rivière lenissey en Union Soviétirque. Le but des essais est l’évaluation des caractéristiques de la résistance au cisaillement et de la déformabilité de la fondation rocheuse du barrage — poids de 100 m de hauteur. La fondation du barrage est constituée de granits très fissurés avec les fractures à pente douce en direction de la charge de cisaillement. Deux blocs de roche à fissuration élevée d’une superficie de 8 x 12 m et d’une hauteur de 7m ont été découpés de la fondation du barrage, mis dans une jaquette en béton armé dans sa partie supérieure et chargés à l’aide des blocs de béton jusqu’à la charge σ = 7,0 kg/cm2. Le chargement s’effectuait par paliers jusqu’ à l’équilibre limite. L’un des blocs à essayer est en état naturel, l’autre — cimenté. Le rapport donne: un schéma cinématique des déplacements des blocs rocheux, les déplacements verticaux et horizontaux à différentes charges verticales, les caracteristiques de la résistance au cisaillement et de la déformabilité de la fondation rocheuse du barrage en état naturel et cimenté.
Im Bericht werden die Methodik, Methoden und Ergebnisse der Schergrossversuche an Felsblöcken in der Wehrstelle Krasnojarsk am Jenissei in der UdSSR beschrieben. Das Ziel der Versuche bestand in der Bestimmung von Charakteristiken der Scherfestigkeit und der Verformbarkeit eines Felsfundamentes der Betongewichtsstaumauer von 100 m Höhe. Der Untergrund der Betongewichtsstaumauer war aus den Granitenhoher Klüftigkeit mit flachfallenden Klüften in der Richtung der Scherbelastung zusammengesetzt. Zwei Felsblöcke mit erhöhter Klüftigkeit (Fläche = 8 × 12m, Höhe = 7m) waren aus dem Untergrund der Betongewichtsstaumauer herausgehackt, ihre Oberteile waren in Stahlbetonmäntel eingelegt und mit Betonblöcken zu σ = 7 kg/cm2 belastet. Die Felsblocke wurden bis zum Grenzgleichgewichtszustand horizontal stufenförming belastet, Ein der Versuchsfelsblöcke war im natürlichen Zustand, der andere war zementiert. Im Bericht werden auch ein kinematisches Schema der Verschiebungen von Felsblöcken, Angaben über die senkrechten und waagerechten Verschiebungen bei verschiedenen vertikalen Belastungen und Charakteristiken des Scherwiderstandes und der Verformbarkeit der natürlichen und zementierten Fulsuntergründe der Gewichtsstaumauer, angeführt.
