THE MECHANISM OF THE KAISER EFFECT IN PHYLLITE UNDER INDIRECT TENSILE LOADING

Determination of in-situ stress serves as an important step in the design and construction of civil and mining projects, among others. Conventional methods of the in-situ stress measurement are time- and cost-intensive. Therefore, the application of low-cost yet rapid methodologies for in-situ stress evaluation has been increasingly regarded by researchers. The Kaiser effect-based acoustic emission method is one of such novel approaches to the in-situ stress evaluation. Not only the point at which the Kaiser effect occurs, but also the mechanism of the Kaiser effect is of paramount importance. In this research, acoustic emission tests were conducted on phyllite rock samples under Brazilian tensile loading to collect a variety of acoustic data, including the amplitude, rise time, count, duration, and energy. Then, the Kaiser effect point was determined using the collected data on acoustic parameters, with its occurrence mechanism investigated. In addition, mathematical transformations were adopted to transform the acoustic signal from the time domain to the frequency domain, where the peak frequency was analyzed. The results of the RA/AF ratio analysis showed that the acoustic emission was sourced from tensile micro-cracks. Moreover, the high level of energy indicated a high intensity of crack formation at the Kaiser effect point. The large number of received hits showed that the count of generated cracks increases abruptly within the range of the Kaiser effect. In addition, the obtained high value of the peak frequency implied that the crack growth rate is high at the Kaiser effect point.
In situ određivanje naprezanja, među ostalim, služi kao važan korak u projektiranju i izradi građevinskih i rudarskih projekata. Konvencionalne in situ metode mjerenja naprezanja vremenski su i troškovno zahtjevne. Stoga istraživači sve više razmatraju primjenu jeftinih, ali brzih metodologija za procjenu in situ naprezanja. Metoda akustične emisije koja se temelji na Kaiserovu efektu jedan je od takvih novih pristupa u procjeni in situ naprezanja. Ne samo točka u kojoj se Kaiserov efekt javlja, nego i mehanizam Kaiserova efekta od iznimne je važnosti. U ovome su istraživanju provedena ispitivanja akustičke emisije na uzorcima filitnih stijena pri ispitivanju vlačne čvrstoće stijena uporabom brazilskoga testa kako bi se prikupili različiti akustički podatci uključujući amplitudu, vrijeme porasta, broj, trajanje i energiju. Potom je na temelju prikupljenih podataka o akustičkim parametrima određena točka Kaiserova efekta te je ispitan mehanizam njezina nastanka. Osim toga, usvojene su matematičke transformacije za transformaciju akustičkoga signala iz vremenske domene u frekvencijsko područje, gdje je analizirana vršna frekvencija. Rezultati analize omjera RA/AF pokazali su da je akustička emisija nastala iz vlačnih mikropukotina. Štoviše, visoka razina energije upućuje na visok intenzitet stvaranja pukotina u točki Kaiserova efekta. Velik broj primljenih impulsa pokazao je da se broj novonastalih pukotina naglo povećava unutar raspona Kaiserova efekta. Osim toga, dobivena visoka vrijednost vršne frekvencije implicira da je brzina širenja pukotine visoka u točki Kaiserova efekta.