AN INVESTIGATION ON THE EFFECTS OF MICRO-PARAMETERS ON THE STRENGTH PROPERTIES OF ROCK

Rocks are formed from particles and the interaction between those particles controls the behaviour of a rock’s mechanical properties. Since it is very important to conduct extensive studies about the relationship between the micro-parameters and macro-parameters of rock, this paper investigates the effects of some micro-parameters on strength properties and the behaviour of cracks in rock. This is carried out by using numerical simulation of an extensive series of Uniaxial Compressive Strength (UCS) and Brazilian Tensile Strength (BTS) tests. The micro-parameters included the particles’ contact modulus, the contact stiff ness ratio, bond cohesion, bond tensile strength, the friction coefficient and the friction angle, and the mechanical properties of chromite rock have been considered as base values of the investigation. Based on the obtained results, it was found that the most important micro-parameters on the behaviour of rock in the compressive state are bond cohesion, bond tensile strength, and the friction coefficient. Also, the bond tensile strength showed the largest effect under tensile conditions. The micro-parameter of bond tensile strength increased the rock tensile strength (up to 5 times), minimized destructive cracks and increased the corresponding strain (almost 2.5 times) during critical stress.
Svaka je stijena stvorena od čestica čijim se međudjelovanjem određuju njezina mehanička svojstva. Budući da je vrlo važno provesti opsežne studije o povezanosti mikroparametara i makroparametara stijene, u ovome su radu istraživani učinci nekih mikroparametara na svojstva čvrstoće i ponašanje pukotina stijene numeričkim simulacijama jednoosne tlačne čvrstoće (UCS) i brazilske vlačne čvrstoće (BTS). Ispitivani mikroparametri uključivali su kontakt čestica, omjer kontaktne krutosti, koheziju veze, vlačnu čvrstoću, koeficijent trenja i kut trenja, a mehanička svojstva stijene bogate kromitom bile su osnovne vrijednosti ispitivanih mikroparametara. Utvrđeno je kako su najvažniji mikroparametri na ponašanje stijene kod tlačenja kohezija veze, vlačna čvrstoća veze i koeficijent trenja. Također, vlačna čvrstoća ima najveći učinak u vlačnim uvjetima. Ovaj mikroparametar povećava vlačnu čvrstoću (do 5 puta), minimalizira destruktivne pukotine i povećava odgovarajuće naprezanje (gotovo 2,5 puta) pri kritičnome naprezanju.