高刚性主机架充当刚性控制变量，对于将测试设备的行为与岩石样品行为分离开来至关重要。在复杂断裂网络的模拟中，这种刚性可以防止机器自身的弹性变形在快速应力波动期间污染位移数据。
高刚性机架可最大程度地减少设备干扰，确保记录的数据仅反映岩石断裂的滑动。这种隔离对于准确观察应力松弛和验证多条断裂路径上的应力分布至关重要。
机器刚性的重要性
抵消剪切跳跃
复杂断裂网络是动态系统。在剪切过程中，可能会发生“跳跃”，导致局部应力快速且不稳定的波动。
标准压力机可能会因这些突然释放的能量而发生弯曲或变形。然而，高刚性机架可以抵抗这种变形，即使在突然的机械变化期间也能保持稳定。
消除弹性变形
每台实验室压力机都有一定程度的弹性，但在精密岩石力学中，这必须可以忽略不计。
如果机架不够坚固，它就会像弹簧一样，在测试过程中储存和释放能量。这种“设备干扰”会给您的数据带来噪声，掩盖样品的真实物理响应。
隔离真实的断裂滑动
这些模拟的主要目标是测量断裂如何相互滑动。
高刚性确保位移传感器仅记录岩石断裂的运动。这种纯净的数据是验证观察到的力学是地质性质而非机械性质的唯一方法。
关键数据验证
观察应力松弛
应力松弛是一种微妙的现象，即应力在恒定应变下减小。
准确捕捉这一点需要一个不会随样品一起“蠕变”或松弛的系统。坚固的机架提供了观察岩石网络如何随着时间推移沉降和重新分配载荷所需的静态参考点。
验证应力分布
在复杂网络中，应力很少是均匀的；它分布在多条断裂路径上。
要正确绘制此分布图，压力机施加的边界条件必须保持绝对。高刚性机架确保施加的力按预期定向到断裂网络中，而不是被机器立柱的弯曲所吸收。
要避免的常见陷阱
“弹簧效应”误差
使用较低刚性机架的最大风险是引入人为位移。
当断裂滑动时，载荷会下降。如果机架具有弹性，它会在载荷减小时立即“反弹”或收缩。这种反弹通常会被错误地记录为额外的岩石滑动，导致计算断裂网络剪切强度和行为时出现重大错误。
为您的实验做出正确选择
如果您的主要关注点是数据纯度： 确保您的设备刚性明显高于样品刚性，以消除位移记录中的机器顺应性误差。
如果您的主要关注点是复杂网络模拟： 优先选择额定刚性高的机架，以准确捕捉快速应力波动和多条断裂路径上的分布，而不会受到机械干扰。
断裂模拟的成功取决于测量岩石，而不是测量工具。
摘要表：
| 特征 | 对断裂剪切的好处 |
|---|---|
| 结构刚性 | 防止设备变形污染位移数据。 |
| 能量管理 | 消除“弹簧效应”，即储存的能量导致人为滑动。 |
| 数据隔离 | 确保传感器仅记录样品运动，而不是机器弯曲。 |
| 边界稳定性 | 保持绝对条件以验证复杂的应力分布。 |
| 动态响应 | 在快速应力波动和剪切跳跃期间稳定系统。 |
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参考文献
- Mengsu Hu, Jens Birkhölzer. A New Simplified Discrete Fracture Model for Shearing of Intersecting Fractures and Faults. DOI: 10.1007/s00603-024-03889-4
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
