Anizotropie pevnosti puklin a zlomů

Mgr. Proisl Proisl, Ph.D.

Doctoral thesis

Strength anisotropy of joints and faults

Abstract:

Ruptury výrazně snižují soudržnost horniny oproti neporušené hornině, otázkou však je, jaký vliv má případná anizotropie pevnosti ve střihu různých typů ruptur na jejich případnou následnou reaktivaci. Na přístroji Matest A129 Rock shear box byly testovány jak přírodní vzorky granodioritu s přirozeně vzniklými puklinami a zlomy, tak i vytvořené sádrové modely. Pevnost ve střihu již existujících ruptur byla měřena při pevné normálové složce napětí. Anizotropie střižné pevnosti puklin a zlomů dosahovala kolem 60 % maximální pevnosti, což je velmi důležitá hodnota pro řešení úloh stability podloží ve stavebnictví. Pevnost ve střihu byla analyzována pomocí paprskových grafů. Vzor pevnosti reálných puklin vykazoval typicky tvar kapky obvykle s jedním maximem pevnosti v určitém směru a minimem ve směru opačném. Naopak rýhované zlomové plochy se vyznačovaly dvěma axiálními směry minimální pevnosti ve střihu, a to ve směru podélném s rýhováním a ve směru příčném, a dále dvěma kose orientovanými axiálními směry s maximální pevností ve střihu, takže rozložení pevnosti v paprskovém grafu má čtyřhranný tvar. Předložená studia tak ukázala, že anizotropie pevnosti ve střihu různých typů ruptur je jejich důležitou vlastností.

Abstract:

Ruptures significantly reduce rock cohesion compared to unfractured rock, but the question is what effect the possible anisotropy of the shear strength of different types of rupture has on possible subsequent failure. Both natural samples of granodiorite with natural joints and fault surfaces and gypsum models have been tested on the Matest A129 Rock shear box apparatus. The shear strength of preexisting ruptures was measured under a fixed normal stress component. The anisotropy of the shear strength of the joints and fault surfaces reached more than 60 % of maximum strength, which is a very important value for solving structural loads. The shear strength was analyzed with polar plots. The pattern of the real joints typically showed a teardrop shape with one peak of strength in a certain direction and a minimum in the opposite direction. On the contrary, striated fault surfaces are characterized by two axial directions of minimal shear strength, i.e., longitudinal and transverse, and by two axial oblique directions with maximal shear strength, so the strength distribution in the polar graph has a four-cornered shape. The study showed that the anisotropy of the shear strength of various types of ruptures is their important feature.

Keywords

anizotropie, pevnost, puklina, zlom, střih, anisotropic, strength, joint fault, shear

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 2. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2022
• Supervisor: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
• Reader: Ing. Jiří Ptáček, Ph.D., doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology / Dynamic geology, tectonics and physics of the Earth