不同加載速率下巖石紅外輻射效應的試驗研究

周子龍，常銀，蔡鑫

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不同加載速率下巖石紅外輻射效應的試驗研究

周子龍，常銀，蔡鑫

(中南大學 資源與安全工程學院，湖南 長沙，410083)

為研究加載速率對巖石試樣紅外輻射效應的影響，對花崗巖進行不同加載速率下單軸壓縮實驗，監測其紅外輻射的變化。研究結果表明：隨著加載速率增加，花崗巖試樣抗壓強度逐漸增加，從初始加載直至破壞的時間明顯減少，初始壓密階段變長，彈性階段的斜率逐漸變小；加載速率對紅外輻射效應的影響體現在紅外熱像和平均紅外輻射溫度變化量上，在花崗巖紅外熱像圖上表現為熱像圖上的高溫區域不斷擴大；試樣的平均紅外輻射溫度變化量(?AIR)隨著加載速率提高逐漸增大；在較高加載速率下，?AIR曲線的斜率呈指數函數增大，即花崗巖試樣的紅外輻射效應越來越明顯。

加載速率；紅外輻射；平均紅外輻射溫度變化量

加載速率是影響巖石力學性質的重要因素，尤其在礦山的采礦生產活動中，若巷道掘進速率過大，則可能導致圍巖片幫甚至引起巖爆等災害，對礦山的生產安全造成嚴重威脅。研究表明，巖石的破壞不僅體現在力學性質上，而且體現在受載過程中釋放的各種物理特征特別是紅外輻射特征上：因此，研究不同加載速率下巖石的力學特性及紅外輻射特征對于指導礦山生產很有必要。對紅外輻射的研究最初是在地震方面，通過研究發現在震前多出現熱紅外異常。為了進一步研究地震的熱紅外機制，自20世紀90年代以來，人們開展了巖石加載過程紅外輻射的研究，模擬地震孕育過程中熱紅外異常。……