Fundamentals of Rock Mechanics

1 - Fundamentals of Rock Mechanics [Seite 1]
1.1 - Preface to the Fourth Edition [Seite 9]
1.2 - 1 Rock as a material [Seite 13]
1.2.1 - 1.1 Introduction [Seite 13]
1.2.2 - 1.2 Joints andfaults [Seite 14]
1.2.3 - 1.3 Rock-formingminerals [Seite 16]
1.2.4 - 1.4 The fabric ofrocks [Seite 18]
1.2.5 - 1.5 Themechanical natureof rock [Seite 19]
1.3 - 2 Analysis of stress and strain [Seite 21]
1.3.1 - 2.1 Introduction [Seite 21]
1.3.2 - 2.2 Definition oftraction and stress [Seite 22]
1.3.3 - 2.3 Analysis ofstress in twodimensions [Seite 29]
1.3.4 - 2.4 Graphicalrepresentations ofstress in twodimensions [Seite 35]
1.3.5 - 2.5 Stresses inthree dimensions [Seite 39]
1.3.6 - 2.6 Stresstransformations inthree dimensions [Seite 44]
1.3.7 - 2.7 Mohr'srepresentation ofstress in threedimensions [Seite 47]
1.3.8 - 2.8 Stressinvariants and stressdeviation [Seite 50]
1.3.9 - 2.9 Displacementand strain [Seite 53]
1.3.10 - 2.10 Infinitesimalstrain in twodimensions [Seite 55]
1.3.11 - 2.11 Infinitesimalstrain in threedimensions [Seite 61]
1.3.12 - 2.12 Determinationof principalstresses or strainsfrom measurements [Seite 67]
1.3.13 - 2.13 Compatibilityequations [Seite 68]
1.3.14 - 2.14 Stress andstrain in polar andcylindricalcoordinates [Seite 69]
1.3.15 - 2.15 Finite strain [Seite 72]
1.4 - 3 Friction on rock surfaces [Seite 77]
1.4.1 - 3.1 Introduction [Seite 77]
1.4.2 - 3.2 Amontons' law [Seite 78]
1.4.3 - 3.3 Friction on rocksurfaces [Seite 79]
1.4.4 - 3.4 Stick-sliposcillations [Seite 82]
1.4.5 - 3.5 Sliding on aplane of weakness [Seite 85]
1.4.6 - 3.6 Effects of timeand velocity [Seite 88]
1.5 - 4 Deformation and failure of rock [Seite 92]
1.5.1 - 4.1 Introduction [Seite 92]
1.5.2 - 4.2 Thestress-strain curve [Seite 92]
1.5.3 - 4.3 Effects ofconfining stress andtemperature [Seite 97]
1.5.4 - 4.4 Types offracture [Seite 99]
1.5.5 - 4.5 Coulombfailure criterion [Seite 102]
1.5.6 - 4.6 Mohr'shypothesis [Seite 106]
1.5.7 - 4.7 Effects of porefluids [Seite 109]
1.5.8 - 4.8 Failure undertrue-triaxialconditions [Seite 112]
1.5.9 - 4.9 The effect ofanisotropy onstrength [Seite 115]
1.6 - 5 Linear elasticity [Seite 118]
1.6.1 - 5.1 Introduction [Seite 118]
1.6.2 - 5.2 Stress-strainrelations for anisotropic linearelastic solid [Seite 119]
1.6.3 - 5.3 Special cases [Seite 123]
1.6.4 - 5.4 Hooke's law interms of deviatoricstresses and strains [Seite 127]
1.6.5 - 5.5 Equations ofstress equilibrium [Seite 128]
1.6.6 - 5.6 Equations ofstress equilibrium incylindrical andsphericalcoordinates [Seite 134]
1.6.7 - 5.7 Airy stressfunctions [Seite 138]
1.6.8 - 5.8 Elastic strainenergy and relatedprinciples [Seite 140]
1.6.9 - 5.9 Uniquenesstheorem forelasticity problems [Seite 147]
1.6.10 - 5.10 Stress-strainrelations foranisotropicmaterials [Seite 149]
1.7 - 6 Laboratory testing of rocks [Seite 157]
1.7.1 - 6.1 Introduction [Seite 157]
1.7.2 - 6.2 Hydrostatictests [Seite 158]
1.7.3 - 6.3 Uniaxialcompression [Seite 160]
1.7.4 - 6.4 Triaxial tests [Seite 162]
1.7.5 - 6.5 Stability andstiff testingmachines [Seite 164]
1.7.6 - 6.6 True-triaxialtests [Seite 169]
1.7.7 - 6.7 Diametralcompression ofcylinders [Seite 170]
1.7.8 - 6.8 Torsion ofcircular cylinders [Seite 173]
1.7.9 - 6.9 Bending tests [Seite 174]
1.7.10 - 6.10 Hollowcylinders [Seite 177]
1.8 - 7 Poroelasticity andthermoelasticity [Seite 180]
1.8.1 - 7.1 Introduction [Seite 180]
1.8.2 - 7.2 Hydrostaticporoelasticity [Seite 181]
1.8.3 - 7.3 Undrainedcompression [Seite 187]
1.8.4 - 7.4 Constitutiveequations ofporoelasticity [Seite 190]
1.8.5 - 7.5 Equations ofstress equilibriumand fluid flow [Seite 195]
1.8.6 - 7.6 Onedimensionalconsolidation [Seite 201]
1.8.7 - 7.7 Applications ofporoelasticity [Seite 207]
1.8.8 - 7.8 Thermoelasticity [Seite 209]
1.9 - 8 Stresses around cavities andexcavations [Seite 217]
1.9.1 - 8.1 Introduction [Seite 217]
1.9.2 - 8.2 Complexvariable method fortwo-dimensionalelasticity problems [Seite 218]
1.9.3 - 8.3 Homogeneousstate of stress [Seite 223]
1.9.4 - 8.4 Pressurizedhollow cylinder [Seite 226]
1.9.5 - 8.5 Circular hole ina rock mass withgiven far-fieldprincipal stresses [Seite 228]
1.9.6 - 8.6 Stressesapplied to a circularhole in an infiniterock mass [Seite 233]
1.9.7 - 8.7 Stressesapplied to thesurface of a solidcylinder [Seite 237]
1.9.8 - 8.8 Inclusions inan infinite region [Seite 240]
1.9.9 - 8.9 Elliptical holein an infinite rockmass [Seite 243]
1.9.10 - 8.10 Stresses neara crack tip [Seite 249]
1.9.11 - 8.11 Nearlyrectangular hole [Seite 254]
1.9.12 - 8.12 Sphericalcavities [Seite 256]
1.9.13 - 8.13 Penny-shapedcracks [Seite 259]
1.9.14 - 8.14 Interactionsbetween nearbycavities [Seite 262]
1.10 - 9 Inelastic behavior [Seite 264]
1.10.1 - 9.1 Introduction [Seite 264]
1.10.2 - 9.2 Plasticity andyield [Seite 264]
1.10.3 - 9.3 Elastic -plastic hollowcylinder [Seite 267]
1.10.4 - 9.4 Circular hole inan elastic - brittle -plastic rock mass [Seite 269]
1.10.5 - 9.5 Perfectlyplastic behavior [Seite 272]
1.10.6 - 9.6 Flow betweenflat surfaces [Seite 275]
1.10.7 - 9.7 Flow rules andhardening [Seite 278]
1.10.8 - 9.8 Creep [Seite 280]
1.10.9 - 9.9 Simplerheological models [Seite 283]
1.10.10 - 9.10 Theory ofviscoelasticity [Seite 288]
1.10.11 - 9.11 Some simpleviscoelasticproblems [Seite 291]
1.11 - 10 Micromechanical models [Seite 293]
1.11.1 - 10.1 Introduction [Seite 293]
1.11.2 - 10.2 Effectivemoduli ofheterogeneous rocks [Seite 293]
1.11.3 - 10.3 Effect of poreson compressibility [Seite 296]
1.11.4 - 10.4 Crack closureand elasticnonlinearity [Seite 304]
1.11.5 - 10.5 Effectivemedium theories [Seite 307]
1.11.6 - 10.6 Sliding crackfriction andhysteresis [Seite 313]
1.11.7 - 10.7 Griffith cracksand the Griffith locus [Seite 319]
1.11.8 - 10.8 Linear elasticfracture mechanics [Seite 323]
1.11.9 - 10.9 Griffith theoryof failure [Seite 326]
1.12 - 11 Wave propagation in rocks [Seite 333]
1.12.1 - 11.1 Introduction [Seite 333]
1.12.2 - 11.2 Onedimensionalelasticwave propagation [Seite 334]
1.12.3 - 11.3 Harmonicwaves and groupvelocity [Seite 339]
1.12.4 - 11.4 Elastic wavesin unbounded media [Seite 344]
1.12.5 - 11.5 Reflectionand refraction ofwaves at aninterface [Seite 349]
1.12.6 - 11.6 Surface andinterface waves [Seite 355]
1.12.7 - 11.7 Transientwaves [Seite 359]
1.12.8 - 11.8 Effects of fluidsaturation [Seite 365]
1.12.9 - 11.9 Attenuation [Seite 367]
1.12.10 - 11.10 Inelasticwaves [Seite 372]
1.13 - 12 Hydromechanical behavior offractures [Seite 377]
1.13.1 - 12.1 Introduction [Seite 377]
1.13.2 - 12.2 Geometry ofrock fractures [Seite 377]
1.13.3 - 12.3 Normalstiffness of rockfractures [Seite 381]
1.13.4 - 12.4 Behavior ofrock fractures undershear [Seite 387]
1.13.5 - 12.5 Hydraulictransmissivity ofrock fractures [Seite 389]
1.13.6 - 12.6 Coupledhydromechanicalbehavior [Seite 398]
1.13.7 - 12.7 Seismicresponse of rockfractures [Seite 400]
1.13.8 - 12.8 Fracturedrock masses [Seite 406]
1.14 - 13 State of stress underground [Seite 411]
1.14.1 - 13.1 Introduction [Seite 411]
1.14.2 - 13.2 Simplemodels for the stateof stress in thesubsurface [Seite 412]
1.14.3 - 13.3 Measuredvalues of subsurfacestresses [Seite 415]
1.14.4 - 13.4 Surface loadson a half-space:two-dimensionaltheory [Seite 416]
1.14.5 - 13.5 Surface loadson a half-space:three-dimensionaltheory [Seite 420]
1.14.6 - 13.6 Hydraulicfracturing [Seite 423]
1.14.7 - 13.7 Otherstress-measurementmethods [Seite 427]
1.15 - 14 Geological applications [Seite 431]
1.15.1 - 14.1 Introduction [Seite 431]
1.15.2 - 14.2 Stresses andfaulting [Seite 431]
1.15.3 - 14.3 Overthrustfaulting and slidingunder gravity [Seite 435]
1.15.4 - 14.4 Stressesaround faults [Seite 437]
1.15.5 - 14.5 Mechanics ofintrusion [Seite 440]
1.15.6 - 14.6 Beam modelsfor crustal folding [Seite 443]
1.15.7 - 14.7 Earthquakemechanics [Seite 446]
1.16 - References [Seite 451]
1.17 - Index [Seite 481]