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8/13/2019 IJRMMS-ISRM-v19-1982-CorreçãoEfeitoFormaCargaPontual-Greminger

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I n t . J . R o c k M e c h . M i n . S c i. G e o m e c h . A b s t r . Vol. 19, pp. 241 to 246, 1982 0148-9062]82/050241-06103.00/0

Prin ted in Gre at Bri ta in . Al l r igh t s reserved Copy right © 1982 Perg amo n Press Ltd

T e c h n i c a l o t e

E x p e r i m e n t a l S t u d i e s o f t h e I n f lu e n c e o f

R o c k A n i s o t r o p y o n S i z e a n d S h a p e E f f e c t s

in P o i n t L o a d T e s t in g

M . G R E M I N G E R *

I N T R O D U C T I O N

In t h e l a s t d e c a d e t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h t e s t , a s i m p l e

i n d i r e c t t e n s i l e t e s t , h a s g a i n e d c o n s i d e ra b l e i n t e r -

n a t i o n a l a p p ro v a l . Ho we v e r , i n t e n s i l e t e s t i n g i m p o r t -

an t sca le e f fec t s mus t be expec ted , espec ia l ly i f s t ress

g ra d i e n t s a r e p ro d u c e d , a s i s t h e c a s e i n i n d i r e c t t e n s i l e

t e s t s [ 2 ] . T h e i n f l u e n c e o f s p e c i m e n s h a p e o n t h e p o i n t -

l o a d s t r e n g t h o f r o c k c o r e s w a s c o n s i d e r e d b y R e i c h-

m u t h [ 3 ] , w h o p r o p o s e d a r a t h e r c o m p l e x r e l a ti o n s h i p

fo r t h e d e t e rm i n a t i o n o f a c o n s t a n t t e n s i le s t r e n g t h ,

w h o s e p r a c ti c a l v a l u e w a s q u e s t i o n e d b y B r o c h &

F r a n k l i n [ 1 ] . T h e y r e c o m m e n d e d a s a r e p l a c e m e n t f o r

t h e t e n s i l e s t r e n g t h a p o i n t - l o a d s t r e n g t h i n d e x :

P

I t = D-~ (M Pa ) (1 )

wh e re I t = s t r e n g t h i n d e x , P = f r a c t u re l o a d , D = d i s -

t a n c e b e t w e e n l o a d i n g c o n e s . H o w e v e r c o n s i d e r a b l e

v a r i a t io n s o f I t, d e p e n d e n t o n b o t h s i ze a n d s h a p e w e r e

f o u n d b y B r o c h & F r a n k l i n . C o n s e q u e n t l y , th e i n t ro -

d u c t i o n o f a r e f e r e n c e in d e x I~ (50 ) wa s r e c o m m e n d e d ,

w h i c h c o r r e s p o n d s t o t h e p o i n t - l o a d s t r e ng t h i n d e x o f a

d i a m e t r a l ly l o a d e d r o c k c o r e o f 5 0 m m d ia . I f o t h e r

c o re s i z e s a r e t e s t e d t h e r e s p e c t i v e p o i n t - l o a d s t r e n g t h

i n d i c e s m u s t b e r e d u c e d t o I~(50 ). I n e f f e ct , t h e y p ro p o s e

a si z e c o r r e c t i o n f a c t o r fo r t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h

i n d e x , wh i c h i s a fu n c t i o n o f th e d i s t a n c e b e t w e e n t h el o a d i n g p o i n t s o n ly , a n d c a n b e o b t a i n e d f r o m e m p i ri -

c a l c o r r e c t i o n - c u rv e s o r a n o m o g r a m . T h e c o n s i d e r a b l y

l a rg e r s h a p e e f fe c t s h o u l d b e a v o i d e d b y t e s t i n g s p e c i-

m e n s w i t h s p e c i f i e d g e o m e t r i e s .

T h e s t r e n g t h a n i s o t ro p y i n d e x , l a , t h e r a t i o o f p o i n t -

l o a d s t r e n g t h s i n t h e s t ro n g e s t a n d we a k e s t d i r e c t i o n s ,

s e rv e s a s a q u a n t i t a t i v e m e a s u re fo r t h e a n i s o t ro p y o f

p o i n t - l o a d s t r e n g t h . An y i n f lu e n c e o f ro c k a n i s o t r o p y

o n t h e s c a le e ff e c t wa s n o t m e n t i o n e d b y B ro c h &

F ra n k l i n .

F u r t h e r s t u d i e s o f t h e s c a l e e f f ec t i n p o i n t - l o a d t e s t-

i ng h a v e b e e n c o n d u c t e d b y B r o o k [ 4, 5 ]. H e d e v e l o p e d

A r b e i t s g r u p p e F e l s m e c h a n i k , I n s t i t u t fi ir G e o l o g i c , R u h r - U n i v e r -

s it ,i t B o c h u m , 4 6 3 0 B o c h u m , F . R . G e r m a n y .

a r e l a t i o n s h i p b e t we e n s t r a i n e n e rg y a n d s t r a i n e d

v o l u m e i n p o i n t - l o a d t e s t i n g a n d fo u n d t h e f r a c t u re

l o a d , P , a n d t h e c ro s s - s e c t i o n a l a r e a , A , o f t h e l o a d e d

s p e c i m e n t o b e t h e r e l e v a n t q u a n t i t i e s fo r d e t e rm i n i n gt h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h . H i s r e l a t i o n s h i p

m ~ 0 .75

P = C . A ' , C = c o n s t a n t (2)

r e q u i r e s n o r e s t r i c t i o n o n s p e c i m e n g e o m e t ry a n d i s

t h e re fo re a p p l i c a b l e t o a rb i t r a ry s i z e s a n d s h a p e s . S i z e

e f f e c ts a g a i n a r e e l i m i n a t e d b y r e d u c t i o n t o a r e f e r e n c e -

i n d e x , wh i c h i s n o w r e l a t e d t o a c ro s s - s e c t i o n a l a r e a

A * = 5 0 0 m m 2 ( D _ 2 5 m m ) . A s h a pe c o r r ec t io n is

o b t a i n e d b y u s i n g t h e c ro s s - s e c t i o n a l a r e a , A , i n s t e a d o f

t h e d i s t a n c e , D , b e t we e n t h e l o a d i n g p o i n t s . T h e s i z ea n d s h a p e c o r r e c t e d v a l u e o f t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h i s ,

a f t e r B r o o k [ 5 ] ,

P (A) 5 0 0 0 .7 5

T~00 = ~zv -~ 500 (M Pa) (3)

An y i n f l u e n c e o f a n i s o t ro p y o n t h e s c a l e e f f ec t a n d i ts

c o r r e c t i o n i s , h o we v e r , n o t m e n t i o n e d b y B ro o k .

An e x p e r i m e n t a l s t u d y h a s b e e n i n i t i a t e d , t h e r e fo re ,

t o i n v e s t i g a t e t h e d i r e c t i o n a l d e p e n d e n c e o f s i z e a n d

s h a p e e f f e ct s o f t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h o f a n i s o t ro p i c

ro c k s . I n a d d i t io n , t h e a p p l i c a b i l i t y o f B ro c h & F ra n k -

l i n 's [ 1 ] e m p i r i c a l r e l a t i o n b e t we e n t h e u n i a x i a l c o m -

p re s s i v e s tr e n g t h , a ¢ , a n d t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h r e f er -

e n c e - i n d e x , I , ( 5 0 ) , h a s b e e n e x a m i n e d fo r a n i s o t ro p i c

ro c k s . T h e i r r e s u l t

trc = 24 I~(50) (4)

h a s b e e n c o n f ir m e d l a t e r b y B ie n i aw s k i [ 6 ] a n d B r o o k

[4 ,5 ] , b u t n o n e o f th e s e p r e v i o u s i n v e s t i g a t o r s t o o k

s t r e n g t h a n i s o t ro p y i n t o c o n s i d e ra t i o n . P e l l s [ 7 ] c o m -

p a r e d m e a s u r e d v a l u e s o f c o m p r e s s i v e s tr e n g t h s o f

t we l v e ro c k t y p e s w i t h t h o s e p re d i c t e d b y e q u a t i o n (4 ) .

H e r e p o r t s s i g n i fi c a n t d i ff e r e n c e s b e t w e e n t h e s e v a l u e s

fo r s ix ro c k t y p e s , e m p h a s i z i n g t h a t f o u r o f t h e m we re

i s o t ro p i c .

241



2 4 2 T e c h n i c a l N o t e

A cr i t i ca l inves t iga t ion o f the va l id i ty o f un iax ia l

c o m p re s s i v e s t r e n g th p re d i c t i o n b y p o i n t - l o a d i n d e x

wi t h r e s p e c t t o a n i s o t ro p i c ro c k s a p p e a r s t h e re fo re

necessary .

T E S T R E S U L T S

C o r r e c t i o n o f s i z e a n d s h a p e e f f e c t s i n p o i n t - l o a d t e s t i n g

N u m e r o u s p o i n t - l o a d t e s t s h a v e b e e n p e r f o r m e d o n

fo u r ro c k t y p e s w i th v a r i o u s d e g re e s o f s t r e n g t h a n i -

so t rop y ( Io = 1 .05 to l a = 5 .7 ) in o rde r to eva lua te

these e ffect s. Tw o ex t re m e d i rec t ions , i . e . para l le l and

n o rm a l t o t h e p l a n e o f we a k n e s s we re c o n s i d e re d .

B e c a u s e o f t h e w i d e r a n g e o f s t r e n g t h a n i s o t ro p i e s

c o v e re d b y t h e ro c k s c h o s e n , t h e r e s u l t s s h o u l d b e

a p p l i c a b l e t o o t h e r a n i s o t ro p i c ro c k s i n s p i t e o f t h e

l i m i t e d n u m b e r o f ro c k t y p e s i n v e s t i g a te d i n t h i s s t u d y .

T h e fo l l o wi n g ro c k m a t e r i a l s h a v e b e e n t e s t e d : am e d i u m - g r a i n ed , w e a k l y b e d d e d C a r b o n i f e r o u s R u h r -

S a n d s t o n e w i t h a q u a r t z c o n t e n t o f 70 , 2 09 /0 f e l d s p a r

m i n e ra l s, 8 m i c a a n d a d d i t i o n a l m i n e ra l s a n d 2 p o r -

o s i t y ; a De v o n i a n s l a te f ro m N u t t l a r (R h e n i s h m a s s i v e )

wi th a co n ten t o f phy l lo s i l ica tes o f 80 , 10 ca lc i t e ,

a n d 1 0 q u a r t z p l u s f e l d s p a r ; a n A l p i n e O l i g o c e n i c

g n e i s s f ro m S o n d r i o (S wi t z e r l a n d ) c a l l e d C h i a n d o n e -

Gn eiss wi th 45 o f quar tz , 35 fe ldspar minera l s , 18 /o

m i c a , a n d 2 a d d i t i o n a l m i n e ral s , a n d a M e s o z o i c

a u g e n g n e i s s f ro m Gra u b i i n d e n (S wi t z e r la n d ) w i t h 1 5

a u g e n o f m i c ro c l in e a n d q u a r t z a n d 85 /0 g ro u n d m a s s

cons i s t ing o f 55 quar tz , 25 mica , 15 fe ldspar min -era l s , and 5 add i t ion a l minera l s .

T h e m e c h a n i c a l p ro p e r t i e s o f t h e s e ro c k s a r e l i s t e d in

T a b l e 1 fo r t h e t wo p r i n c i p a l d i r e c t io n s . T h e t e s t r e s u l ts

(F i g s 1 -4 ) f ro m d i a m e t r i c a l l y l o a d e d c o re s w i t h d i a m -

e t e r s o f 3 0, 4 4 , a n d 6 2 m m a n d o f c o n s t a n t s h a p e s h o w

t h a t p o i n t - l o a d s t r e n g t h i n d i c e s fo r t h e s m a l l d i a m e t e r

c o re s c a n b e u p t o t wo t i m e s l a rg e r t h a n t h o s e fo r t h e

l a rg e r d i a m e t e r c o re s. T h i s c l e a r l y d e m o n s t r a t e s t h e

ex is tence o f a size e ffec t . Th e a dd i t ion a l shap e e f fec t

wa s e v a l u a t e d i n a x i a l p o i n t - l o a d t e s t s o n s p e c i m e n s o f

d i f fe r e n t w i d t h t o h e i g h t r a t io s . F o r c o n s t a n t D b u t

d i f fe ren t L I D r a t i o s t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h i n d e xs h o w s a v a r i a t io n , wh i c h c a n e x c e e d a r a t i o o f 5 t o 1

(see F igs 1 -4) . All wid th to he igh t ra t io s have b een

e q u a l t o o r g r e a t e r th a n 1 , a s r e c o m m e n d e d b y P e n g

[8 ] . T h e d e v i a t i o n (95 i n t erv a l ) o f i n t h e a v e ra g e

t we l v e p o i n t - l o a d t e s t s p e r c o n f i g u ra t i o n u s u a l ly

a m o u n t s to _ 1 0 -2 5 , w i t h t h e u n d e r s t a n d a b l e e x c e p -

t i o n o f Nu t t l a r -S l a t e l o a d e d p a ra l l e l t o t h e p l a n e s o f

we a k n e s s .

T h i s l a rg e v a r i a b i l i t y o f l s D ) cou ld g rea t ly l imi t i t suse as a s t reng th index va lue , un less re fe renc e is made

t o a s t a n d a rd s iz e a n d r e s p e c t i v e c o r r e c t i o n f a c t o r s fo r

s ize and shap e e f fec t s a re ava i lab le . S ca le e f fec t s cer -

t a i n ly c o u l d b e a v o i d e d b y u s i n g s p e c i m e n s o f r e fe r -

e n c e -d i m e n s i o n s o n l y . A l t h o u g h d e s i r a b le , t h is h o w e v e r

wo u l d b e r a t h e r i m p ra c t i c a l s i n c e it wo u l d e l i m i n a t e t h e

g re a t a d v a n t a g e o f t h e p o i n t - l o a d t e s t t h a t n o s a m p l e

p re p a ra t i o n i s r e q u i r e d . T h e a p p l i c a t i o n o f s u it a b l e

s c a l e c o r r e c t i o n p ro c e d u re s i s t h e r e fo re i n d i s p e n s a b l e .

B e c a u s e o f th e q u a l i t a t i v e s i m i la r i ty o f t h e c u rv e s o f

F igs 1 -4 ( fu ll cu rves ) i t is to be exp ec ted tha t sca le

e f f e ct s a r e i n d e p e n d e n t o f ro c k t y p e a n d l o a d i n g d i r e c -t ion .

In o rd e r t o e s t a b l i s h s u i t a b l e c o r r e c t i o n f a c t o r s b y

wa y o f a n a ly t i c a l f u n c t i o n s fo r t h e s i z e a n d s h a p e

d e p e n d e n c e a n d i n p a rt i c u l a r t o d e t e c t a n y d e p e n d e n c e

o n t h e d e g re e o f a n i s o t ro p y , l i n e ar , e x p o n e n t i a l , a n d

p a ra b o l i c fu n c t i o n s we re d e t e rm i n e d f ro m t h e e x p e r i -

m e n t a l d a t a b y r e g re s s io n a n a l y s is . T h e b e s t f i t w i t h t h e

e x p e r i m e n t a l d a t a c o u l d b e o b t a i n e d b y a p a r a b o l ic

fu n c t i o n , a s fo rm e l y a s c e r t a i n e d b y e . g. Gu i d i c i n i et al.

[9 ] o r S u n d a e [1 0 ] .

T h e v a r i a t i o n o f I s D ) wi t h s a m p l e s i z e (d i a m e t r a l

and ax ia l t es t s ) i s bes t descr ibed by

I s D ) o c D - a w ith 0.466 ~ a ~< 0.577 (5)

w i t h n o i n d i c a t i o n o f a n y d e p e n d e n c e o f t h e e x p o n e n t a

o n a n i s o t ro p y . A v e ry i m p o r t a n t c o n c l u s i o n i s t h e re -

fo re , t h a t t h e s i ze c o r r e c t i o n f a c t o r i s i n d e p e n d e n t o f t h e

d e g re e o f a n i s o t ro p y a n d o f t h e l o a d i n g d i r e c t i o n . I t c a n

b e wr i t t e n i n t h e fo rm

C o = w it h D * = 5 0 m m (6)

w i t h a r e f e re n c e - d im e n s i o n o f 5 0 m m r e c o m m e n d e d b yIS R M [1 1 ] . S e t ti n g b y a p p ro x i m a t i o n a = 0 .5 r e su l t s i n

TABLE 1. M ECHANICAL ROCK PROPERTIES IN THE TWO PRINCIPAL DIRECTIONS

L o a d i n g

T y p e o f r o c k d i r e c t i o n a c ( M P a ) E ( M P a ) v 2 ( k m / s e c ) p ( k N / m 3 )

A u ge n gne i s s I I S c h i s t os i ty 150 48 , 800 4 . 14 26 .5_LS chis tos i ty 178 34,500 2.68 26.5

R u h r - S a n d s t o n e I I B e d d in g 1 53 3 9 , 0 0 0 4 .1 8 2 5 .5Be dd i ng 177 34 , 600 3 . 57 25 .5

Ch i a n do ne - G ne i s s I I S c h i s t os it y 104 38 , 900 3 .51 26 .6_LS chis tos i ty 164 37,800 2.81 26.6

N u t t l a r - S l a t e I I S c h i s t os it y 104 60 , 600 5 . 66 27 .7

t rc : u n i a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h .

E : t a n g e n t Y o u n g ' s m o d u l u s .

v L l o n g i t u d i n a l w a v e v e l o c i t y .

p : d e n s i t y .



T ech n i ca l N o t e 2 4 3

o

Q.

3 0

2 0

B e f o r e c o r r e c t i o n

+ L / D = 4• L / D = : 5

• L / D = 2

• L / D = 1 5

• L / D = I

A f t e r c o r r e c t i o n+

o L ' 3 0 m m• n L ' 4 4 m m

& L - 6 2 m mo

OL=E

m .. .,....,

I 0

%

. • x %

\ m .

I I I I I I

0 2 0 4 0 6 0 0 2 0 4 0 6 0

D , m m D , m m

a ) b )

F i g . I . P o i n t - l o a d s t r e n g t h o f a u g e n g n e i s s l o a d e d a ) p a r a l l e l a n d b ) n o r m a l t o s c h i s to s i t y ,

oO -

3 0

2 0

I0

3 0

o ~ • . 2 0

I0

aN.

4 2

I I I I I I0 2 0 4 0 6 0 0 2 0 4 0 6 0

D , m m D , m m

( a ) ( b )

F i g. 2. P o i n t - l o a d s t r e n g t h o f R u h r - S a n d s t o n e l o a d e d a ) p a r a l le l a n d b ) n o r m a l t o t h e b e d d i n g p l a n es .

R.M.M.S 19/5--C

2O

oa.

IO

30 ~ - 3 0

2 0

of i t .~E

• ' ; - m - I 0

e

i I I I I0 2 0 4 0 6 0 0 2 0 4 0 6 0

D , m m D , m m

a ) b )

F i g . 3 . P o i n t - l o a d s t r e n g t h o f C h i a n d o n e - G n e i s s l o a d e d a ) p a r a l l e l a n d b ) n o r m a l t o s c h is t o s i ty .



T e c h n i c a l N o t e

TABLE2. POINT-LOADSTRENGTH NDICES s(50) OF THE ROCKS NVESTIGATED

l s ( 5 0 ) ll ( M P a ) L ( 5 0 ) ~ MPa)Type of rock I 2 3 I 2 3

Augen gneiss 6.4 6.6 6.1 6.9 6.9 6.8 1.05Ruhr -Sa nds tone 7.9 7.9 7.8 8.9 8.5 8.9 i.15

Chi andone-Gneiss 3.6 3.8 3.6 10.6 10.0 10.6 2.80Nutt lar -Slate l.l 1.4 1.5 8.5 8.2 8.4 5.70

I. Determined from test results by interpolation between 44 and 62 mm.2. Determined by size correction of diametral test results.

3. Determined by size and shape correction of axial test results.

245

m e a n v a l u e s o f I~ (5 0) d e t e rm i n e d b y d i f fe r e n t m e t h o d s

are l i s t ed in Tab le 2 .

Comparison between uniaxial compressive strength andpoint load strength o f anisotropic rocks

F r o m e x p e r im e n t a l s t u d ie s B r o c h F r a n k l i n [ 1 ]

a n d o t h e r a u t h o r s ( e . g . B i e n i a w s k i [6 ] ) f o u n d d e s p i t e a

c o n s i d e ra b l e s c a t t e r in g o f t h e d a t a a l i n e a r r e l a t i o n

b e t we e n u n i a x ia l c o m p re s s i v e s t r e n g t h a c a n d t h e p o i n t -

l o a d s t r e n g t h i n d e x :

ac = 24 I~(50) (4)

T h e a c c u ra c y o b t a i n e d fo r a s s e ss i n g a ~ h a s b e e n

a s s u m e d s a t i s f a c t o ry .

D i r e c t i o n - c o n tr o l l e d p r e d i c t io n s o f c o m p r e s s i v e

s t r e n g t h b y m e a n s o f I , (5 0 ) h a v e n o t b e e n c o n s i d e re d s o

far . I n o rd e r t o e x a m i n e t h e v a l i d i t y o f e q u a t i o n (4) for

a n i s o t r o p i c r o c k s , u n c o n f i n e d c o m p r e s s i o n t e s t s h a v e

b e e n p e r f o r m e d o n t h e s a m e t y p e s o f r o c k a n d i n t h e

s a m e l o a d i n g d i r e c t i o n s a s i n t h e p o i n t - l o a d t e s ts . T h e

d i a m e t e r o f t h e c o re s u s e d fo r t h i s p u rp o s e wa s

6 2 m m ; a l l h e ig h t t o d i a m e t e r r a t i o s w e re 2 .5 t o 3 . 0 . A

s iz e e f f e ct i n c o m p re s s i v e t e s t s wa s c o n s i d e re d t o b e

negligible.

A c o m p a r i s o n u s in g t h e S t u d e n t - t -t e s t o f m e a s u r e d

c o m p r e s s i v e s tr e n g th s w i t h t h o s e p r e d ic t e d b y m e a n s o f

e q u a t i o n (4) wa s s u c c e s sfu l o n l y fo r a u g e n g n e i s s

( Io = 1 .05 ) . E r ro r s b e t we e n t h e s e v a l u e s we re fo u n d t o

b e p r o b a b l e f o r t h e s l i g h t l y m o r e a n i s o t r o p i c R u h r -

Sa nds ton e ( la --- 1 .15 ) and s ign i f ican t o r h igh ly s ign if i-

c a n t f o r b o t h h i g h l y a n i s o t r o p i c r o c k s , C h i a n d o n e -

Gn eiss ( I , = 2 .8 ) and Nu t t l a r - S la te ( I , = 5 .7 ) (see

Fig. 5).

T h i s r e s u l t i s n o t s u rp r i s i n g s i n ce t h e d i r e c t i o n a l v a r i -

a t i o n o f t h e u n i a x i a l c o m p re s s i v e s t r e n g t h i s r a t h e r d i f-

f e r e n t f ro m t h a t o f t h e p o i n t - l o a d s t r e n g th . T h e p o i n t -

l o a d s t r e n g t h r e a c h e s i t s m a x i m u m a t a l o a d i n g d i r e c -

t i o n n o r m a l t o t h e p la n e s o f w e a k n e s s a n d i ts m i n i m u m

p a ra l l e l t o t h e p l a n e s o f we a k n e s s , wh e re a s t h e u n i a x ia l

c o m p r e s s i v e s t re n g t h n o r m a l t o t h e p l a n e s o f w e a k n e s s

i s gene ra l ly h igher than tha t para l le l to it . Th e m in i -

m u m o f a c , h o we v e r , i s g e n e ra l l y o b s e rv e d a n d a l s o

p r e d i c t e d b y t h e M o h r - C o u l o m b c r i te r i o n [ 1 2 ] f o r a

l o a d d i r e c t i o n a t a n a n g l e o f 4 5 ° - ~ b /2 t o t h e p l a n e s o f

we a k n e s s .

T h e a n s w e r t o t h e q u e s t i o n o f a p o s s i b le c o r r e l a ti o n

b e t w e e n t h e m i n i m u m a n d m a x i m u m v a l u e s o f c o m -

p r e s si v e s t r e ng t h o f a n i s o t r o p i c r o c k s a n d t h e a p p r o -

p r i a t e v a l u e s o f p o i n t - l o a d s t r e n g t h a p p e a r s t o b e t h e re -

fo re a n e g a t i v e o n e . T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w a

p a r t i c u la r l y p o o r c o r r e l a t io n f o r th e m a x i m u m c o m -

p re s s i v e s t r e n g t h , s i n c e t h e re s i g n i f i c a n t e r ro r s o f u p t o

6 0 ~ w e r e o b s e r v e d b e t w e e n m e a s u r e d a n d p r e d i c te d

v a l u e s. T h e t e s t r e s u l ts c l e a r l y i n d i c a t e t h a t f o r t h e fo u r

ro c k t y p e s o f t h is s t u d y n e i t h e r d e g re e n o r d i r e c t i o n o f

a n i s o t ro p y a g re e b e t we e n u n i a x i a l a n d p o i n t - l o a d t e s t s .

A l t h o u g h t h e li m i t e d n u m b e r o f ro c k t y p e s i n v e s ti -

g a t e d i n t h i s s t u d y d o e s n o t a l l o w a f i n al c o n c l u s i o n

L o a d e d L o a d e d

p a r a l l e l p e r p e n d i c u l a r

A u g e n g n e i s s v •

I o - R u h r s a n d s t o n e o • t - - • - - I

C h i a n d o n e g n e i s s o •I • I

N u t t l a r s l a t e A -

o •

IE

[ 5 0 ] • 2 4 I s [ 5 0 1o

I I I I

0 5 0 I 1 5 2

o c [ 5 0 ) , M P o

Fig. 5. Relation ship between uniaxial compressive strength a, and point-load stre ngth index I, 50).



2 4 6 T e c h n i c a l N o t e

r e g a rd i n g t h e u s e o f th e p o i n t - l o a d t e s t f o r p r e d i c ti n g

t h e u n i a x ia l c o m p re s s i v e st r e n g t h , t h e c o n s i d e ra b l e p r e -

d i c t i o n e r ro r s o b s e rv e d fo r a n i s o t ro p i c ro c k s c a n n o t

a n d m u s t n o t b e o v e r l o o k e d . T h e p r e d i c t io n s h o u l d

t h e re fo re b e u s e d o n l y w i t h g r e a t c a u t i o n .

T h e r e s u l t s o f b o t h p a r t s o f th i s s t u d y l e a d t o t h e

c o n c l u s i o n t h a t t h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h i n d e x s h o u l d

p re fe r a b l y b e u s e d a s a n i n d e p e n d e n t s t r e n g t h p a r -a m e t e r. U n c o n f i n e d c o m p r e s s i o n t e st s s h o u l d b e a d d e d

wh e n e v e r e s p e c i a l l y r e q u i r e d .

t o s i g n i f i c a n t e r ro r s . T h e p o i n t - l o a d s t r e n g t h i n d e x

s h o u l d t h e r e f o r e b e u s e d a s a n i n d e p e n d e n t p a r a m e t e r

a n d a d d i t i o n a l u n c o n f i n e d c o m p re s s i o n t e s t s s h o u l d b e

p e r f o r m e d w h e n e v e r r e q u i r ed .

A c k n o w l e d g e m e n t s - - T h e a u t h o r w o u l d l i k e t o t h a n k P r o f e s s o r H . K .

K u t t e r f o r i n i ti a t i n g t h i s s t u d y , f o r h i s p e r m a n e n t i n t er e s t , a n dn u m e r o u s d i s cu s s i on s .

Received 17 March 1982.

C O N C L U S I O N S

1 ) S i z e a n d s h a p e e f f e c t s i n p o i n t - l o a d t e s t in g o f a n i -

s o t ro p i c ro c k we re e x p e r i m e n t a l l y s h o wn t o b e i n d e -

p e n d e n t o f t h e d eg r e e o f r o c k a n i s o t r o p y a n d i n d e pe n -

d e n t o f t h e l o a d i n g d i r e c t i o n . S t a n d a rd s i ze a n d s h a p e

c o r r e c t i o n f a c t o r s c o u l d t h e re fo re b e a p p l i e d t o t h e fo u r

r o c k ty p e s t e st e d. T h e o b t a i n e d a c c u r a c y < + 1 M P a )

i s su ff ic ien t fo r an index va lue .2 ) B e c a u s e o f t h e w i d e r a n g e o f t h e d e g re e o f a n i -

s o t ro p y I , = 1 .0 5 t o I , = 5 .7 ) o f t h e p o i n t - l o a d

s t r e n g t h e x a m i n e d i n t h i s s t u d y , t h e r e s u l t s s h o u l d

a p p l y t o a l l o t h e r ro c k s c o n s i d e r i n g e v e n t h e s m a l l

n u m b e r o f in v e s t i g a te d ro c k t y p e s .

3 ) S p e c i m e n s o f s t a n d a rd s iz e D = L = 5 0 m m )

s h o u l d b e t e s t e d wh e n e v e r p o s s i b l e , e . g . d i a m e t r a l l y

c o m p re s s e d c o re s o f 5 0 m m d i a . T h e e x i s t e n c e o f si z e

a n d s h a p e c o r r e c t i o n f a c t o r s p e rm i t s , h o we v e r , a l s o t h e

t e s ti n g o f sp e c i m e n s o f a rb i t r a ry g e o m e t r i e s , p ro v i d e d

tha t 1 ~ LI ~ 3 . M a x i m u m s p e c i m e n s i z e i s d e t e r -

m i n e d b y t h e l o a d c a p a c i t y o f t h e t e s t i n g m a c h i n e .S p e c i m e n s o f l e ss th a n 3 0 m m d i a s h o u l d n o t b e u s e d ,

s i n c e t h e re t h e l o a d e d a r e a s c a n n o m o re b e c o n s i d e re d

t o b e p o i n t - s h a p e d i n r e l a t i o n t o t h e s p e c i m e n s i z e .

4 ) E s t i m a t i o n o f u n i a x i a l c o m p re s s i v e s t r e n g t h o f

a n i s o t ro p i c ro c k I , > 1 .1 ) b y m e a n s o f Is 5 0 ) c a n l e a d

R E F E R E N E S

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