在下面的一系列数值模拟中，岩石压痕模拟被简化为一个平面应变问题。压头位于岩石平面的中心轴正上方，模型如图8.15（a）和（b）所示。压头使用均质材料，它的弹性模量是岩石的几倍，以防止压头出现永久变形。岩石试样是一种非均质材料。
图8.15 数值模拟模型（瑞典，Lulea理工大学）。（a）一个压头；（b）两个压头
图8.16显示了当岩石为均质材料时在单个压头作用下的准光弹性应力条纹图样。根据模拟结果可知压痕应力场并不均匀。加载点周围的应力非常大，并且随着与加载点的距离增加应力开始迅速减少。应力分布是关于轴对称的。在压头正下方和两侧区域都引起了非常高的应力场。
图8.16 模拟岩石在单个压头作用下的准光弹性应力条纹图样
图8.17为在单个压头作用下岩石破碎过程中的应力分布图。当压头作用于岩石时，在压头正下方将会立即产生高应力区，对应于图8.17中的高亮部分。高应力区向外扩展形成一个扇形应力场。图8.18显示了当侧压力为10 MPa时岩石的破坏形式。
图8.17 在单个压头作用下岩石破碎过程的模拟结果（应力分布图）
图8.18 在低围压下岩石试件的破坏形式（瑞典，Lulea理工大学）(www.xing528.com)
图8.19为两个压头作用下岩石破碎过程的模拟结果。在加载的第一阶段，采用双压头引起的相应应力场与单压头引起的应力场相同。在压头正下方的岩石将会立即产生高应力区。随着与加载点的距离增加应力迅速下降，之后随着压头位移的增加，应力分布开始出现不同。
图8.19 在两个压头作用下岩石破碎过程的模拟结果（应力分布图）
图8.20显示了当岩石为均质材料时在两个压头作用下的准光弹性应力条纹图样。比较图8.16与图8.20可以发现由两个压头引起的应力云图出现了一些新特点。
图8.21显示了两个压头距离不同时岩石破碎的结果。当两个压头距离较小时，双压头引起的裂缝形状与单个压头类似，如图8.21（a）。随着压头之间距离的增大，每个压头将会形成独立的裂纹区，并且裂纹在压头相邻的区域内出现相互交叉现象，如图8.21（b）所示。由此可见压头之间的距离这一因素对于岩石钻探来说影响很大。
图8.20 两个压头下的准光弹性应力条纹图
图8.21 压头间距离不同时试件的破坏形式
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