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Normal Transmission of S-Wave Across Parallel Fractures with Coulomb Slip Behavior / Zhao, X. B. in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N° 6 (Juin 2006)

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N° 6 (Juin 2006) . - 641-650 p. Titre : Normal Transmission of S-Wave Across Parallel Fractures with Coulomb Slip Behavior Titre original : Transmission Normale de Vague de S à Travers des Ruptures Parallèles avec le Comportement de Glissade de Coulomb Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhao, X. B., Auteur ; Hefny, A. M., Auteur ; Cai, J. G. ; Betti, Raimondo, Editeur scientifique Article en page(s) : 641-650 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Wave  propagation  Rock  masses  Velocity  Fractures  Propagation  de  vague  Masse  de  roche  Vitesse  Ruptures Index. décimale : 551.4 Résumé : When an elastic wave propagates through a rock mass, its amplitude is attenuated and velocity is slowed due to the presence of fractures. During wave propagation, if the shear stress at a fracture interface reaches the fracture shear strength, the fracture will experience a large shear displacement. This paper presents a study of the normal transmission of S-waves across parallel fractures with Coulomb slip behavior. In our theoretical formulation, the method of characteristics combined with the Coulomb slip model is used to develop a set of recurrence equations with respect to particle velocities and shear stress. These equations are then solved numerically. In a comparison with the theoretical study, numerical modeling using the universal distinct element code (UDEC) has been conducted. A general agreement between UDEC modeling and theoretical analysis is achieved. The magnitude of the transmission coefficient is calculated as a function of shear stress ratio, nondimensional fracture spacing, normalized shear stiffness, and number of fractures. The study shows that the shear stress ratio is the most important factor influencing wave transmission, and the influence of other factors becomes more apparent when the shear stress ratio is small. Quand une vague élastique propage par une masse de roche, son amplitude est atténuée et la vitesse est due ralenti à la présence des ruptures. Pendant la propagation de vague, si l'effort de cisaillement à une interface de rupture atteint la résistance au cisaillement de rupture, la rupture éprouvera un grand déplacement de cisaillement. Cet article présente une étude de la transmission normale de S-ondule à travers des ruptures parallèles avec le comportement de glissade de coulomb. Dans notre formulation théorique, la méthode de caractéristiques a combiné avec le modèle de glissade de coulomb est employée pour développer un ensemble d'équations de répétition en ce qui concerne des vitesses de particules et l'effort de cisaillement. Ces équations sont alors résolues numériquement. Dans une comparaison avec l'étude théorique, modeler numérique en utilisant le code distinct universel d'élément (UDEC) a été conduit. Un accord général entre modeler d'UDEC et analyse théorique est réalisé. L'importance du coefficient de transmission est calculée en fonction du rapport d'effort de cisaillement, de l'espacement de rupture de nondimensional, de la rigidité normalisée de cisaillement, et du nombre de ruptures. L'étude prouve que le rapport d'effort de cisaillement est le facteur le plus important influençant la transmission de vague, et l'influence d'autres facteurs devient plus évidente quand le rapport d'effort de cisaillement est petit. [article] Normal Transmission of S-Wave Across Parallel Fractures with Coulomb Slip Behavior = Transmission Normale de Vague de S à Travers des Ruptures Parallèles avec le Comportement de Glissade de Coulomb [texte imprimé] / Zhao, X. B., Auteur ; Hefny, A. M., Auteur ; Cai, J. G. ; Betti, Raimondo, Editeur scientifique . - 641-650 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N° 6 (Juin 2006) . - 641-650 p. Mots-clés : Wave  propagation  Rock  masses  Velocity  Fractures  Propagation  de  vague  Masse  de  roche  Vitesse  Ruptures Index. décimale : 551.4 Résumé : When an elastic wave propagates through a rock mass, its amplitude is attenuated and velocity is slowed due to the presence of fractures. During wave propagation, if the shear stress at a fracture interface reaches the fracture shear strength, the fracture will experience a large shear displacement. This paper presents a study of the normal transmission of S-waves across parallel fractures with Coulomb slip behavior. In our theoretical formulation, the method of characteristics combined with the Coulomb slip model is used to develop a set of recurrence equations with respect to particle velocities and shear stress. These equations are then solved numerically. In a comparison with the theoretical study, numerical modeling using the universal distinct element code (UDEC) has been conducted. A general agreement between UDEC modeling and theoretical analysis is achieved. The magnitude of the transmission coefficient is calculated as a function of shear stress ratio, nondimensional fracture spacing, normalized shear stiffness, and number of fractures. The study shows that the shear stress ratio is the most important factor influencing wave transmission, and the influence of other factors becomes more apparent when the shear stress ratio is small. Quand une vague élastique propage par une masse de roche, son amplitude est atténuée et la vitesse est due ralenti à la présence des ruptures. Pendant la propagation de vague, si l'effort de cisaillement à une interface de rupture atteint la résistance au cisaillement de rupture, la rupture éprouvera un grand déplacement de cisaillement. Cet article présente une étude de la transmission normale de S-ondule à travers des ruptures parallèles avec le comportement de glissade de coulomb. Dans notre formulation théorique, la méthode de caractéristiques a combiné avec le modèle de glissade de coulomb est employée pour développer un ensemble d'équations de répétition en ce qui concerne des vitesses de particules et l'effort de cisaillement. Ces équations sont alors résolues numériquement. Dans une comparaison avec l'étude théorique, modeler numérique en utilisant le code distinct universel d'élément (UDEC) a été conduit. Un accord général entre modeler d'UDEC et analyse théorique est réalisé. L'importance du coefficient de transmission est calculée en fonction du rapport d'effort de cisaillement, de l'espacement de rupture de nondimensional, de la rigidité normalisée de cisaillement, et du nombre de ruptures. L'étude prouve que le rapport d'effort de cisaillement est le facteur le plus important influençant la transmission de vague, et l'influence d'autres facteurs devient plus évidente quand le rapport d'effort de cisaillement est petit.