Shear band propagation in soft rocks: numerical simulation of experimental results

ABSTRACT – This paper investigates the possibility of interpreting the shear band evolution in hard soils and soft rocks as the result of shear propagation from pre-existing natural defects. Thesis done through the application of the principles of Fracture Mechanics, a Slip-Weakening Model(SWM) being used to simulate the non-linear zone at the tips of the discontinuity. Experimental observations have been carried out on prismatic samples of Beaucaire marl through biaxial compression tests in plane strain conditions. A numerical simulation confirms the validity of the proposed approach. RÉSUMÉ – Cet article présente la possibilité d’interpréter l’évolution des bandes de cisaillement dans les roches tendres et les sols raides comme le résultat de la propagation pour cisaillement à partir d’un défaut préexistant. Le Slip-Weakening Model (SWM) a été employé pour modéliser la zone non linéaire a l’extrémité d’une discontinuité. Nous présentons des observations expérimentaux obtenues à travers des essais de compression en déformation plane sur des échantillons prismatiques de marne. La simulation numérique d’un essai confirme la validité de la méthode proposée. KURZFASSUNG – Die vorliegende Arbeit versucht die Ausbreitung von Scherzonen in(bindigen) Böden und im Lockergestein anhand der Entwicklung von Scherrissen ausgehend vonexistierenden Schwachstellen zu erklären. Die Umsetzung erfolgte mit Hilfe der Bruchmechanik,für die Modellierung der nichtlinearen Zone an den Rissenden wurde ein Slip-Weakening-Modell(SWM) eingesetzt. Es wurden zweiaxiale Druckversuche an prismatischen Probekörpern vonBeaucaire Mergel unter der Bedingung eines ebenen Verzerrungszustandes durchgeführt. Dienumerische Untersuchungen bestätigten die Annahmen der untersuchten Theorie.