Numerical investigation on stress concentration in rock bridges

The role of stress concentration at rock bridges as a factor influencing rock joint resistance has not been widely researched. Several theoretical criteria have been proposed in the literature to predict the shear strength of intermittent joints and do not consider the stress concentration at rock bridges. The thesis aims to study systematically the stress concentration as a function of the joint persistence, mechanical properties of rock and fill material, geometry properties of the joint model, and its influence on the shear strength of rock joints. The influence of a range of factors on stress concentration was investigated by the use of a continuum model in FLAC 2D (Itasca Consulting Group, 2011). The compression tests of the model showed that the choice of the uniform stress (static) boundary or the uniform displacement (kinetic) boundary is almost irrelevant when considering the rock joint model thicker. And the stress concentration showed a convergence among two boundary conditions while the model went thicker. The convergence value of stress concentration decreases with joint persistence and increases with the stiffness ratio between the rock and fill ice. The results provide a reference of the scale of the modelling rock mass.

Il ruolo della concentrazione di stress sui ponti rocciosi come fattore influente sulla resistenza delle giunture rocciose non è stato ampiamente studiato. Nella letteratura sono state proposte diverse criteri teoriche per prevedere la resistenza al taglio delle giunture intermittenti, che però non considerano la concentrazione di stress sui ponti rocciosi. Lo scopo di questa tesi è studiare sistematicamente la concentrazione di stress in funzione della persistenza della giuntura, delle proprietà meccaniche della roccia e del materiale di riempimento, delle proprietà geometriche del modello di giuntura e del suo influsso sulla resistenza al taglio delle giunture rocciose. L'influenza di una serie di fattori sulla concentrazione di stress è stata indagata utilizzando un modello continuo in FLAC 2D (Itasca Consulting Group, 2011). I test di compressione del modello hanno mostrato che la scelta tra il confine di stress uniforme (statico) o il confine di spostamento uniforme (cinetico) è quasi irrilevante quando si considera un modello di giuntura rocciosa più spesso. Inoltre, la concentrazione di stress ha mostrato una convergenza tra le due condizioni al limite man mano che il modello diventava più spesso. Il valore di convergenza della concentrazione di stress diminuisce con la persistenza della giuntura e aumenta con il rapporto di rigidità tra la roccia e il ghiaccio di riempimento. I risultati forniscono un riferimento per la scala del modellamento della massa rocciosa.