Correlations between jointing and seismic velocities in highly fractured rock masses

Abstract

The paper presents the results of a study of heavily fractured calcareous rock masses outcropping in southern Italy based on both the unidimensional joint frequency (Nl) and rock quality designation (RQD) of rock cores and seismic velocity data from laboratory and down-hole tests. The in situ longitudinal wave velocities (v) were always very low and were correlated with both Nl and RQD. Between 1 and 2 km/s, small increases in velocity were associated with a considerable decrease in Nl and significant increase in RQD value. A velocity of 1.22 km/s corresponded to an RQD value of 0. The study indicated that the simple correlation proposed by the International Society for Rock Mechanics to evaluate the RQD from the unidimensional joint frequency can underestimate the results for heavily fractured rock masses, but that good correlations can be obtained between RQD and seismic velocity.

Résumé.

L'article présente les résultats d'une étude relative à un massif rocheux carbonaté, intensément fracturé, à l'affleurement dans le Sud de l'Italie. L'étude est basée d'une part sur la mesure d'une densité unidirectionnelle de joints (Nl) et de l'indice RQD à partir de carottes de forage, d'autre part sur des valeurs de vitesses sismiques obtenues au laboratoire et en forage par la méthode down-hole. Les mesures in situ des vitesses sismique des ondes longitudinales (v) étaient toujours très faibles et étaient corrélées avec les paramètres Nl et RQD. Pour des vitesses entre 1 et 2 km/s, de faibles augmentations de vitesse correspondaient à une diminution considérable du paramètre Nl et une augmentation significative de l'indice RQD. Une vitesse de 1,22 km/s correspondait à une valeur de RQD de 0. L'étude a montré que la corrélation simple, proposée par la Société Internationale de Mécanique des Roches, pour évaluer la valeur de RQD à partir de la densité unidirectionnelle de fracturation pouvait sous-estimer les résultats pour des masses rocheuses intensément fracturées. Par contre de bonnes corrélations s'observent entre les valeurs de RQD et les vitesses sismiques.