Kaiser效应的非均匀性与围压影响研究及其数值模拟

本文主要探讨了岩石非均匀性和围压对Kaiser效应测量原岩应力的影响。Kaiser效应是一种在岩石力学中常用的方法，用于估计岩石在单轴加载下的峰值应力。通过使用岩石破裂过程分析软件（RFPA2D）进行数值模拟，研究者发现，Kaiser效应测定的原岩应力值往往小于实际值，这可能受到岩石内部结构不均匀性以及前期承受的围压的影响。 当岩石的均匀性较差时，即岩石内部存在显著的不连续性和微观裂隙，Kaiser效应的结果会更加偏离真实值。在这样的情况下，利用Kaiser效应计算的Felicity比值（一种衡量岩石破碎倾向的参数）会变小，而其对应的点应力值与真实值之间的差距也更大。特别是在首次加载施加围压之后，对于均匀性极差的岩样，Felicity比值曲线会出现明显转折点，显示出围压对Kaiser效应的影响显著。 随着岩石均质度的提高，即岩石内部结构趋于一致，先前所受的围压对Kaiser效应的影响逐渐减弱。这表明，如果岩石内部损伤状态是主要影响因素，那么在进行Kaiser效应测试时，应该考虑岩石的损伤本构关系，即其在应力作用下损伤的发展规律，对测量结果进行修正，以获取更接近实际的原岩应力值。 因此，理解并考虑岩石的非均匀性、围压等因素，对于准确应用Kaiser效应进行原岩应力评估至关重要。这不仅有助于提高岩石力学测试的精度，也有助于在实际的采矿和地下工程设计中做出更为可靠的决策。同时，这项研究还展示了数值模拟在地质力学研究中的重要性，它提供了深入理解岩石物理性质和行为的有力工具。