岩石Kaiser效应在地应力测试实验中的应用

"利用岩石Kaiser效应对地应力的测试实验，介绍了Kaiser效应的原理、方法和测试技术，通过弹性力学理论推导地应力方程，对岩样进行声发射测试以确定地应力值和主应力方向。适用于工程中的地应力分析和参考。" 本文主要探讨了利用岩石的Kaiser效应进行地应力测试的实验方法，尤其适用于地质条件复杂、地应力水平高的工程环境。Kaiser效应是声发射(Acoustic Emission, AE)技术的一个重要应用，当岩石在应力作用下产生微裂纹并释放能量时，会发出声发射信号。这一现象在预加载和卸载过程中表现出特定的模式，即Kaiser效应，可以用来推断岩体在原位的地应力状态。 首先，文章基于弹性力学理论，推导出了在岩体测点处的地应力方程。这个方程是建立在假设岩石为线性弹性的基础上，用于计算岩样在不同方向上的应力分布。实验中，研究人员选取了6个特殊的方向来制备岩样，这些方向通常是工程实践中关注的主要应力方向。 在实验阶段，通过对岩样施加预加载和随后的声发射监测，研究人员记录了声发射事件的数量和强度。这些数据可以用来识别Kaiser点，即预加载时无声发射活动，但在卸载时由于达到临界应力而产生声发射的点。通过分析这些点，可以计算出单向正应力值以及三个主应力的大小和方向。这种方法的优势在于它能够提供关于地应力场的三维信息，而且相对经济，适合大规模测试。 文章以西南某水电站为例，详细描述了现场的地应力测试过程，包括水压致裂法和应力解除法，这些方法提供了多点的地应力数据。通过对比和验证，表明了Kaiser效应在地应力测量中的有效性和实用性。对于类似地质条件复杂的大型工程，Kaiser效应的地应力测试方法可以作为传统方法的有效补充，有助于更全面地理解地应力分布，从而为工程设计和安全评估提供科学依据。 Kaiser效应是一种有潜力的地应力测量技术，它结合了声发射的实时监测特性，能够揭示岩石在复杂应力环境下的行为，对于地质灾害防治、地下工程设计和施工具有重要意义。未来的研究可能进一步优化这一方法，提高其精度和适用范围。