Kaiser效应方向独立性的控制参数理论分析

基于Kaiser效应由裂纹扩展释放弹性波的认识,当远场应力为压应力时,从断裂力学角度对Kaiser效应随加载方向变化规律进行了分析,建立了临界应力sc与裂纹面方向夹角β、裂纹面摩擦系数f的理论联系,揭示了Kaiser效应方向独立性机理及其控制参数。结果表明:Kaiser效应方向独立性受临界应力相对值影响,其控制参数为初始加载方向与微裂纹面方向的夹角β1、裂纹面的摩擦系数f。夹角β1越大,FR值大于1.1所需加载偏转相对角度g越小,加载方向偏转后所得应力与初始加载应力相差越大,Kaiser效应方向独立性越明显,即Kaiser效应测量初始应力精度与岩体初始微裂纹分布有关。摩擦系数f越小,FR值大于1.1所需加载偏转相对角度g越大,加载方向偏转后所得应力和初始加载应力相差越小,Kaiser效应方向独立性越不明显,即岩样如越湿润,Kaiser效应测试初始应力结果离散性越大。以上结论与既有试验在变化规律上具有一致性,并通过特征曲线对比确定了试验控制参数为微裂纹面摩擦系数f小于0.5、初始加载方向与微裂纹面方向夹角β1在30°~40°之间,这均与试验条件较为吻合。以上结论可为进一步研究Kaiser效应机理提供参考。