ABSTRACT Generally, local stress induced by individual crack hardly disturbs their neighbours for small crack densities, which, however, could not be neglected as the crack density increases. The disturbance becomes rather complex in saturated porous rocks due to the wave‐induced diffusion of fluid pressures. The problem is addressed in this study by the comparison of two solutions: the analytical solution without stress interactions and the numerical method with stress interactions. The resultant difference of effective properties can be used to estimate the effect of stress interactions quantitatively. Numerical experiments demonstrate that the spatial distribution pattern of cracks strongly affects stress interactions. For regularly distributed cracks, the resulting stress interaction (shielding or amplification) shows strong anisotropy, depending on the arrangement and density of cracks. It has an important role in the estimation of effective anisotropic parameters as well as the incident‐angle‐dependency of P‐ and SV‐wave velocities. Contrarily, randomly distributed cracks with a relative small crack density generally lead to a strong cancellation of stress interactions across cracks, where both the numerical and analytical solutions show a good agreement for the estimation of effective parameters. However, for a higher crack density, the incomplete cancellation of stress interactions is expected, exhibiting an incidence‐angle dependency, slightly affecting effective parameters, and differentiating the numerical and analytical solutions.

中文翻译：

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应力相互作用对饱和多孔介质中紧密间隔裂缝各向异性 P-SV 波色散和衰减的影响

摘要 一般而言，由于裂纹密度较小，单个裂纹引起的局部应力几乎不会干扰相邻裂纹，但随着裂纹密度的增加，这一点也不容忽视。由于流体压力的波动引起的扩散，饱和多孔岩石中的扰动变得相当复杂。本研究通过比较两种解来解决这个问题：没有应力相互作用的解析解和有应力相互作用的数值方法。由此产生的有效特性差异可用于定量估计应力相互作用的影响。数值实验表明，裂纹的空间分布模式强烈影响应力相互作用。对于规则分布的裂纹，由此产生的应力相互作用（屏蔽或放大）表现出很强的各向异性，取决于裂缝的排列和密度。它在估计有效各向异性参数以及 P 波和 SV 波速度的入射角依赖性方面具有重要作用。相反，具有相对较小裂纹密度的随机分布裂纹通常会导致裂纹间应力相互作用的强烈抵消，其中数值解和解析解都显示出有效参数估计的良好一致性。然而，对于更高的裂纹密度，应力相互作用的不完全抵消是预期的，表现出入射角依赖性，略微影响有效参数，并区分数值解和解析解。它在估计有效各向异性参数以及 P 波和 SV 波速度的入射角依赖性方面具有重要作用。相反，具有相对较小裂纹密度的随机分布裂纹通常会导致裂纹间应力相互作用的强烈抵消，其中数值解和解析解都显示出有效参数估计的良好一致性。然而，对于更高的裂纹密度，应力相互作用的不完全抵消是预期的，表现出入射角依赖性，略微影响有效参数，并区分数值解和解析解。它在估计有效各向异性参数以及 P 波和 SV 波速度的入射角依赖性方面具有重要作用。相反，具有相对较小裂纹密度的随机分布裂纹通常会导致裂纹间应力相互作用的强烈抵消，其中数值解和解析解都显示出有效参数估计的良好一致性。然而，对于更高的裂纹密度，应力相互作用的不完全抵消是预期的，表现出入射角依赖性，略微影响有效参数，并区分数值解和解析解。裂纹密度相对较小的随机分布裂纹通常会导致裂纹间应力相互作用的强烈抵消，其中数值解和解析解都显示出有效参数估计的良好一致性。然而，对于更高的裂纹密度，应力相互作用的不完全抵消是预期的，表现出入射角依赖性，略微影响有效参数，并区分数值解和解析解。裂纹密度相对较小的随机分布裂纹通常会导致裂纹间应力相互作用的强烈抵消，其中数值解和解析解都显示出有效参数估计的良好一致性。然而，对于更高的裂纹密度，应力相互作用的不完全抵消是预期的，表现出入射角依赖性，略微影响有效参数，并区分数值解和解析解。