Kaiser效应激发验证中的压头尺寸效应研究

针对声发射(AE)法现场测量地应力须选用便捷式小型加载设备来激发岩石声发射信号的实际要求,本文提出以减小压头直径来提高激发应力的解决思路。为此,利用MTS试验机、PCI-II声发射仪等仪器对预设应力的岩石试件开展5组不同直径(5mm、10mm、15mm、20mm和50mm)压头下的Kaiser效应激发显现验证试验。确定激发岩石Kaiser效应的压头直径临界值范围为5～10mm后,再增设4组(6mm、7mm、8mm、9mm)压头直径试验。试验结果表明:采用8mm直径的小压头可以有效激发并准确显现岩石Kaiser效应,压头直径对Kaiser效应的显现特征具有一定的影响作用。与预设应力相比,实测突变点应力出现"滞后显现"或"提前显现"现象。同时,文中还运用FLAC3D软件模拟计算了不同直径压头下大理岩试件的内部应力分布情况。结合声发射试验结果,初步分析解释了端部效应及压头直径对岩石试件Kaiser效应影响的机理。上述研究成果对在现场使用AE法准确测量地应力具有一定的参考意义。