Triaxial unloading test of rocks and its implication for rock burst

Abstract

 The behaviour of rock deformation and its failure characteristics under loading and unloading conditions are substantially different. In this paper, triaxial unloading tests have been designed to simulate the unloading process during tunnel excavation in three kinds of rock (granite, migmatitic granite and limestone). The results show that elastic moduli obtained under unloading conditions are generally less than under loading conditions. The strength of the rock samples also decreases with an increasing rate of unloading. This study reveals that rock bursts during tunnelling in a high in-situ stress area could be controlled or reduced by lowering the excavation speed or applying precautionary measures to control the displacement of surrounding rocks.

Résumé

Les caractéristiques de déformation et de rupture des roches en condition de chargement ou de déchargement sont significativement différentes. Dans cet article, des essais triaxiaux de déchargement ont été conçus pour représenter le processus de déchargement qui accompagne le creusement d'un tunnel, dans trois types de roches (granite, granite migmatitique et calcaire). Les résultats montrent que les modules élastiques obtenus en condition de déchargement sont généralement plus faibles qu'en condition de chargement. Par ailleurs, la résistance des roches testées décroît lorsque la vitesse de déchargement augmente. Cette étude révèle que les phénomènes dynamiques de rupture brutale (rock bursts) pendant le creusement des tunnels dans des zones de fort état de contrainte initial pourraient être contrôlés ou réduits en diminuant la vitesse de creusement ou en mesurant et contrôlant les déplacements au voisinage de la zone en cours de creusement.