Long Term Laboratory Strength Tests in Hard Rock

Abstract This paper presents the results of a series of creep tests performed on a total of nine samples of Lac du Bonnet granite from the Underground Research Laboratory near Pinawa, Canada. Each of the nine samples were subjected to stresses in excess of 80% of the average uniaxial compressive strength of the granite and were maintained at that level of constant loading for periods of time ranging between a few minutes and several months. Acoustic emission was recorded in order to monitor the development and accumulation of brittle microfracture damage in the samples throughout the long-term loading. According to previously published theoretical predictions and field results, as well as similar experimental results of creep tests in granite, samples should fail when loaded to 70% of their UCS for an extended period of time. Six of the samples did not fail when subjected to stresses in excess of 80% of their UCS over periods of several months and were subsequently subjected to uniaxial compression to failure. The average strength of the samples that had previously been subjected to long-term loading were comparable to the average published strength of this rock. Three of the nine samples had increased end confinement and these three samples failed under long term loading. Résumé Cet article présente les résultats d'une série d'essais de fluage de roche exécutés sur neuf échantillons de granite de Lac du Bonnet, du laboratoire souterrain de recherches près de Pinawa, Canada. Chacun des neuf échantillons a été alors soumis aux charges au-dessus de 80% de la résistance à la UCS moyenne du granit et a été maintenu à ce niveau du chargement constant pendant des périodes s'étendant entre quelques minutes et plusieurs mois. L'émission acoustique a été enregistrée pendant les essais afin d'obtenir des indications des dommages pendant le chargement à long terme. Selon des résultats théoriques précédemment édités et les résultats expérimentaux semblables des essais à long terme en granite, échantillons devrait échouer si chargé à 70% de leur UCS pendant une période prolongée. Six des échantillons n'ont pas cassé quant ils ont été soumis aux charges au-dessus de 80% de leur UCS et ont été plus tard soumis à la compression uniaxiale à la rupture. La force moyenne des échantillons qui avaient été précédemment soumis au chargement à long terme étaient comparable à la force éditée moyenne de cette roche. Trois des neuf échantillons avaient augmenté le confinement de fin et ces trois échantillons ont cassé sous le chargement à long terme. Zusammenfassung Dieser Artikel beschreibt die Resultate von Kriechversuchen, die an neun Proben aus dem Lac du Bonnet Granit des "Underground Research Laboratory" bei Pinawa in Kanada durchgeführt wurden. Jede der neun Proben wurde Drücken unterworfen, die mehr als 80% der einaxialen Druckfestigkeit des Granites entsprechen. Diese Drücke wurden für verschiedene Zeitspannen von wenigen Minuten bis zu einigen Monaten auf einem konstanten Niveau gehalten. Während der gesamten Langzeitbelastung wurden akustische Emissionen aufgezeichnet, um die Entwicklung und gesamthafte Beschädigung der Proben durch Sprödbruch aufzuzeichnen. Entsprechend bisher veröffentlichter theoretischer Vorhersagen, Feldversuchen und auch experimentellen Resultaten von Kriechversuchen an Granitproben wäre ein Versagen der Proben zu erwarten gewesen, wenn sie über längere Zeit einer Last von 70% ihrer einaxialen Druckfestigkeit unterworfen werden. Wider Erwarten trat bei sechs der Proben kein Versagen ein, als sie mit über 80% ihrer einaxialen Druckfestigkeit über mehrere Monate belastet wurden; daher wurden sie im Anschluss bei einaxialer Kompression zum Versagen gebracht. Die mittleren Festigkeiten der im Langzeittest verwendeten Proben sind vergleichbar mit den normalerweise für diesen Gesteinstyp angegebenen Festigkeiten. Drei der neun Proben versagten unter der Langzeitbelastung; diese drei Proben hatten eine erhöhte Endflächenreibung.