Identyfikatory
Warianty tytułu
Teoretyczne badania efektu kaisera w skałach poddanych rzeczywistemu trójosiowemu obciążeniu wstępnemu
Języki publikacji
Abstrakty
Kaiser effect takes place in rocks when they are cyclically loaded with the peak stress magnitude increasing from cycle to cycle. The effect consists in non-reprodicibility of acoustic emission activity at stress values lesser than the maximum previously applied ("memorized") stress. As soon as this "memorized" stress level is attained, acoustic emission activity increases dramatically. It allows to estimate the pre-stress level relatively simply. For practical application of the Kaiser effect to geo-stress measurements, it is necessary to know its features in rock samples which were under triaxial state of stress in situ. So far, all experimental and theoretical investigations of the Kaiser effect have been limited to the cases of uniaxial or axisymmetric triaxial pre-loading (crl > a2 = <73). Here, the first attempt is made to study the Kaiser effect in rock samples which were under true triaxial stress state in situ ((71 > <r2 > <r3). The behaviour of a rock sample containing 1000 arbitrarily oriented penny-shaped cracks was stimulated. The rock sample was "loaded" in two cycles. The first cycle was true triaxial compression with maximum principal stresses different from each other: a[ > u\ > ffy The second cycle was a uniaxial compressive test as it is normally carried out on rock samples extracted from the rock mass. During this test, the samples was "loaded" in the direction of the first-cycle <rj-axis. As a result, curves "acoustic emission activity versus stress" were obtained for the second-cycle loading for various combinations of the first-cycle principal stresses. Processing AE curves has shown that the Kaiser effect manifestation in rock samples, previously subjected to true triaxial in situ stress state, is far more complex than in the samples after axisymmetric triaxial pre-loading. In the former, the Kaiser effect is lesser distinct, the AE begins to increase from the beginning of the uniaxial loading and continues to rise to a1 = a\-(k+\)a\, and a sharp increase in AE activity is not observed. From the shape of the AE curve only, it is hardly possible to conclude about the type of the in situ stress state and to estimate absolute values of in situ principal sresses. The intermediate and the minimum in situ principal stresses have a pronounced influence on the shape of the AE curve and on the Kaiser effect stress value. This and other results of thw simulation are to be always taken into account when using the Kaiser effect for stress measurement in rocks.
Efekt Kaisera występuje w skałach obciążonych cyklicznie z wielkością maksymalnego naprężenia rosnącego z każdym cyklem. Efekt ten polega na braku odtwarzalności działania emisji akustycznej przy wartości naprężenia mniejszej od maksymalnej wartości uprzednio przyłożonego ("zapamiętanego") naprężenia. Skoro tylko ten "zapamiętany" poziom naprężenia zostaje osiągnięty, działanie emisji akustycznej dramatycznie wzrasta. Pozwala to stosunkowo łatwo ocenić poziom wcześniej występującego naprężenia. Dla celów praktycznego zastosowania efektu Kaisera w pomiarach geo-naprężeń konieczna jest znajomość tego zjawiska w próbkach skał poddanych trójosiowemu naprężeniu in situ. Dotychczasowe eksperymentalne i teoretyczne badania efektu Kaisera ograniczone były do przypadków jednoosiowego lub osiowo-symetrycznego trójosiowego obciążenia wstępnego (a1 > a2 = ff3). W artykule podjęto próbę zbadania efektu Kaisera w próbkach skał w stanie rzeczywistego trójosiowego naprężenia { a3). Symulowano zachowanie się próbki skalnej zawierającej 1000 dowolnie ukierunkowanych pęknięć o kształcie eliptycznym. Próbkę skalną obciążano w dwóch cyklach. Pierwszy cykl stanowiło rzeczywiste trójosowe ściskanie przy maksymalnych głównych naprężeniach różnych od siebie: a\ > a\> u\. Drugi cykl stanowiła jednoosiowa próba ściskania, taka jak zwykle przeprowadzana jest na próbkach skał pobranych z górotworu. W trakcie testu próbka była obciążana w kierunku osi a\ pierwszego cyklu. Jako wynik otrzymano zależność emisji akustycznej AE w funkcji naprężenia dla drugiego cyklu obciążenia w różnych kombinacjach naprężeń głównych z pierwszego cyklu. Przebieg krzywych emisji akustycznej AE wskazuje, że występowanie efektu Kaisera w próbkach skalnych poddanych uprzednio rzeczywistemu trójosiowemu naprężeniu jest daleko bardziej złożone niż w próbkach po osio-symetrycznym trójosiowym wstępnym obciążeniu. W pierwszym przypadku efekt Kaisera jest mniej wyraźny, krzywa emisji akustycznej AE zaczyna wzrastać od początku jednoosiowego obciążenia i wzrasta do wartości ox = a\ -(k+ l)ff'3 przy czym nie występuje gwałtowny wzrost emisji akustycznej. Na podstawie tylko kształtu krzywej AE nie można wnioskować o stanie naprężenia in situ i oszacować bezwzględne wartości głównych naprężeń in situ. Pośrednie i najmniejsze naprężenia głównie in situ mają zdecydowany wpływ na kształt krzywej AE i na wartość naprężenia przy którym występuje efekt Kaisera. Powyższe jak również i inne wyniki symulacji powinny być zawsze brane pod uwagę przy wykorzystaniu efektu Kaisera w pomiarach naprężeń w skałach.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
47--65
Opis fizyczny
Twórcy
autor
- Katholieke Universiteit Leuven, Faculty of Applied Science, Department of Civil Engineering, Mining Division, W. De Croylaan2, B-3001 Heverlee, Belgium
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPL9-0005-0007
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.