Rock Strength : the amount of applied stress at rock failure. STRENGTH OF ROCKS Rock Strength : the amount of applied stress at rock failure. -- Compressive -- Shear Stress -- Tensile COMPRESSIVE STRENGTH .. Not a single value for a given rock. .. Strength value is directly proportional to the confining stress and stress loading rate. 664332 EG I Lecture # 5 L. Archwichai

.. กำลังต้านแรงกดของหินที่ได้จากการทดลองที่ไม่มีการให้แรงดันรอบด้าน (confining pressure) เรียกว่ากำลังต้านแรงกดแกนเดี่ยว(uniaxial or unconfined compressive strength : UCS) .. กำลังต้านแรงกดของหินที่ได้จากการทดลองโดยให้แรงกดดันรอบด้าน ที่ค่าต่างๆ เรียกว่า กำลังต้านแรงกดสามแกน (triaxial compressive strength) และค่ากำลังที่ได้ดังกล่าวนี้จะขึ้นกับค่าแรงกดรอบด้านที่ใช้ในการทดลองนั้น UNCONFINED COMPRESSIVE STRENGTH (Uniaxial Compression Test) .. ผลการทดลองหรือค่า Uniaxial Compressive Strength (UCS) นำไปใช้เป็นเกณฑ์ในการจำแนกหินทางวิศวกรรม

C = F/A A =  D2/4 ; C = P/ ( D2/4) Sample : Core Size : NX size (~ 54 mm. dia.) องค์ประกอบที่มีอิทธิพลต่อผลการทดลอง Uniaxial Compression Test 1. Nature and Conditions of Rock. - Rock Type : - Mineralogy - Grain size - Compaction/packing - Cementation/cementing materials

- Geologic History : - Microfracture - Pore Pressure - Stress history/Structural Geology Folding/Faulting/ Fracturing, etc. - Degree of Weathering Increased weathering Increase porosity Decrease strength Porosity of Rockmass - increase porosity /decrease strength

2. Test Conditions - Water Content ( specimen preparation and care of specimen) Water content increases uniaxial compressive strength decreases - Temperature Temperature increases uniaxial compressive strength decreases - Loading Direction strength anisotropy (variation of strength due to direction of loading)

Rockmass is anisotropic in properties Loading perpendicular /loading parallel to bedding , etc. will give different strength values. Rate of Loading/ Strain Rate ถ้าอัตราการเพิ่มแรงกด มีอัตราเร็วขึ้น จะทำให้ค่าที่ได้จากการทดลองนั้นมีค่า Strength and Modulus เพิ่มขึ้น และค่า Strain at failure มีค่าลดลง - ถ้า Rate of loading ระหว่าง 10 - 100 psi/sec. ถือว่าไม่มีผลกระทบต่อผลการทดลอง

- Stiffness of Loading Machine/ ความแข็งแรงของเครื่องมือที่ใช้ทดลอง 3. Specimen Geometry - Shape Effect รูปร่างของตัวอย่างที่ใช้ทดลอง มีผลต่อค่า Strength จากการทดลอง เช่น ตัวอย่างรูปทรงกระบอก (Core) จะให้ strength สูงกว่าตัวอย่างรูปร่างอื่นๆ7

. Size Effect ขนาดของ specimen มีผลต่อค่า strength ที่ได้จากการทดลอง ถ้า ตัวอย่างที่ใช้ทดลอง มีขนาด L/D = 2 เหมือนกัน แต่มีขนาดต่างกันค่า strength ที่ได้จะต่างกัน Volume of specimen increases uniaxial compressive strength( c ) decreases. อย่างไรก็ตาม ถ้าขนาดของ specimen เล็กเกินไปจะให้ค่า strength ไม่ถูกต้องตามความเป็นจริง เพราะไม่สัมพันธ์กับสภาพธรรมชาติ

L/D Ratio .. L/D ratio = 2.5 - 3.0 or at least 2 .. L/D < 1 -- >  c จะสูงกว่าปกติ .. L/D > 1 --- >  c จะต่ำกว่าปกติ .. L/D มีค่าน้อย failure plane จะเกิดตัดขอบปลายตัวอย่าง .. L/D มีค่าพอเหมาะ (2 - 2.5 recommended หรือตามมาตรฐานการทดลอง)

Obert and Duval แนะนำให้ใช้สมการ ปรับแก้ ผลการทดลอง ในกรณีที่ L/D ไม่เป็นตามเกณฑ์ สมการมีดังนี้ C = (0.778 + 0.222/(L/D)) C(1) เมื่อ C(1) = C เมื่อ L/D = 1 C (ult.) = C เมื่อ L/D = 1 End Conditions/ End Effects - Standard for specimen preparation before test --- > Flatness and parallelism of the specimen ends.

Specimen- Platen contact condition capping materials or end surface treatments other than machining is not permitted.

Mode of Specimen Failure in Compression ตัวอย่างหินทดลองกดด้วยแรง Compression จะแตกแบบ axially symmetric break or random break มีลำดับการแตก 3 ขั้นตอนดังนี้ Crumbing --- > เริ่มเกิดรอยแตกเล็กๆ ขนาน กับแนวการให้แรงกด รอยแตกจะเกิดตรงกลางของตัวอย่างก่อน แล้วเกิดขยายลามไปจนถึงปลายแท่งตัวอย่าง (ii ) Cracking --- > จะเกิด ขนาน กับทิศทางการกด แรง ( direction of applied load) การแตกมีลักษณะเป็น แท่ง Column เรียกว่าแตกแบบ “Slabbing” (แตกเป็นกาบ) การแตก

แบบนี้ บางทีเรียกว่าการเกิด Axial Cleavage , vertical splintering or splitting (iii) การเกิด Shearing of the test Specimen ตัวอย่างทดลองจะแตกแบบเฉือนไปตามแนว Oblique Plane(shear plane)

Compressive Strength Test Report Report Contents : (i ) Location : ตำแหน่งที่เก็บตัวอย่าง (ii) Sampling Method : วิธีการเก็บตัวอย่าง (iii )Rock Types : ชนิดของหิน (iv) Geological Information : ข้อมูลทางธรณีวิทยา (v )Storage Environment (vi )Preparation Before Testing (vii )Size of Specimen (viii )Moisture Contents (ix )Direction of Loading (if stratified)

End of Lecture 6 (x) Rate of Loading (xi )Capacity of Loading Machine (xii )Number of Specimens (xiii )Mean , Max. Min. Standard Deviation (SD) and Variance of the tested Data End of Lecture 6 Asst. Prof. Laa Archwichai Geotecgnology