Anisotropic mechanical characterization of gneissic rock from Canadian Shield: Bridging the micro- and meso-scale gap
Notice bibliographique
Résumé
The microstructure and fabric of rocks largely control their mechanical behavior, and their spatial variations can lead to anisotropic behavior. Metamorphic rocks such as gneiss exhibit anisotropy, and characterizing this anisotropy is crucial in geoscientific and engineering applications including geothermal plays, active fault zones, and mining sites. We investigate a foliated gneiss from the French River area of the Canadian Shield to determine its mechanical properties and assess the impact of anisotropy across different scales. We combined micro-scale experiments (e.g. nanoindentation and optical and electron microscopy), with meso-scale experiments (e.g. unconfined compressive strength (UCS) and indirect tensile test), to attempt bridging the micro-to meso-scale elastic property gap. Our results show that micro- and meso-mechanical properties of gneiss are orientation-dependent across scales. Young's modulus, upscaled from nanoindentation testing, varied between 51 GPa and 74 GPa, while meso-scale Young's modulus from UCS tests varied between 45 GPa and 54 GPa. The ultrasonic velocities (P- and S-wave) exhibited anisotropy of 26% and 24%, respectively, while the estimated UCS anisotropy was 30%, with the highest values observed in the direction parallel to the foliation. The direction of the mineral alignment forming the foliation plane plays a crucial role in determining the failure pattern of the rock. We observed predominantly tensile failure in samples with 0°–15° foliation plane angle, shear-slip failure for samples with 20°–65°, and a conjugate shear failure in the sample at 90° foliation plane angle to the loading direction. These findings provide insight into the anisotropic (orientation-dependent) characterization of foliated metamorphic rocks, which can be useful in rock engineering applications and numerical simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».