Multiple Modes of Shear Failure In Rock

The mechanism of shear failure in rock was investigated by studying over 300 rock slopes in the Rocky Mountains, making laboratory sliding friction tests on rock samples and direct shear tests on simulated rock surfaces, and reviewing the shear strength literature. This paper describes the laboratory shear tests used to provide a theoretical framework for interpreting the shear strength of intact or discontinuous rock having an irregular failure surface. Specimens made of plaster of Paris were cast with irregular surfaces and tested in a specially designed shearing device. Test variables included the inclination, number, and strength of the specimen teeth, and the normal loads applied. The following conclusions were drawn:

1. failure envelopes for specimens with irregular failure surfaces are curved,

2. changes in the slope of a failure envelope reflect changes in the mode of failure, and

3. changes in the mode of failure are related to the physical properties of the irregularities along the failure Surface.

On a etudie le mecanisme de rupture des roches par cisaillement, en observant plus de 300 pentes rocheuses dans les Montagnes Rocheuses, en fa isant, au laboratoire, des essais de frottement sur des eprouvettes de roches et des essais de cisaillement directs sur des modèles de surfaces rocheuses, et en passant en revue la literature sur la resistance au cisaillement. Dans la presente communication, on decrit les essais de cisaillement executes au laboratoire qui ont servi à etablir un cadre theorique permettant l'interpretation de la resistance au cisaillement de roches intactes ou discontinues ayant une surface de rupture irregulière. Dans un dispositif projete expressement à ce but, on a fait des essais de cisaillement sur des echantillons en platre de Paris, moules avec des surfaces irregulières. Les variables de l'essai comprenaient l'inclinaison, le nombre, et la resistance des redents de l'echantillon et les charges normales appliquees, On en a conclu que:

1. les courbes intrinsèques de rupture des echantillons ayant des surfaces de rupture irregulières ne sont pas droites;

2. des variations dans l'inclinaison de la courbe intrinsèque traduisent des variations dans le mode de rupture; et

3. les differents modes de rupture reflètent les caracteristiques physiques des irregularites de la surface de rupture.

Durch Untersuchung von mehr als 300 Felsböschungen in den «Rocky Mountains», Rutschreibungsversuche von Gesteinsproben und direkte Scherversuche von vorgetauschten Gesteinsoberflachen im Labor, sowie Durchsicht der einschlagigen Literatur, wurde der Mechanismus des Felsscherbruches erforscht. Dieses Referat beschreibt die Laborversuche die durchgefuehrt wurden, urn ein theoretisches Gedankengebaude zur Erklarung der Scherfestigkeit ganzen oder diskontinuierlichen Felsens entlang einer unregelmassigen Bruchflache zu schaffen. Es wurden Gipsproben mit unregelmassigen Oberflachen geformt, und in einer speziell entworfenen Schereinrichtung geprueft. Unter anderem, wurde die Abhangigkeit der Ergebnisse von der Neigung, AnzahI und Festigkeit der Probezahne, sowie von der Normallast untersucht. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

1. Die Mohrsche Umhuellungskurve fuer Proben mit unregelmassiger Bruchflache ist krummlinig.

2. Steilheitsanderungen der Mohrschen UmhUlIungskurve zeigen Anderungen der Bruchart an.

3. Änderungen der Bruchart hangen von den physikalischen Eigenschaften der Unregelmassigkeiten der Bruchflache ab.