岩石材料载荷下损伤过程中的红外辐射机理研究

基本信息
批准号:51208505
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:程涛
学科分类:
依托单位:中国矿业大学(北京)
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵诗华,陈锋,赵凯歌,郭宏宇
关键词:
岩石红外辐射塑性变形加载损伤过程
结项摘要

Abnormal phenomenon of the infrared radiation was observed from rock material subject to loading. It enlightens that infrared radiation imaging could be used in forecasting solid disasters, which is of great significance in engineering safety. However the previous study was limited in measuring and qualitative analysis without inner physical mechanism analysis. This topic aims at exploring the mechanism of infrared radiation in the damage process of rock material subject to loadings on the foundation of our previous success in explaining that from elastic deformation. The project is divided into four parts as listed in the following. Firstly we will verify the model for the infrared radiation of elastic deformation and then build the model for that of plastic deformation. Secondly from theoretical derivation basing on the thermodynamics and the rock-soil mechanics, we will deduce the infrared radiation intensity function, finding the constitutive relation between the change of temperature field and the strain or other factors. Thirdly the theoretical result will be verified by comparing the experimental gains and the calculation results. According to the degree of consistency, the physical model will be justified. Fourthly the theory will be introduced into the study of cracked rock and rock burst using infrared radiation detection, which providing a new method to study the damage process of rock materials. In our research, the combination of experimental and theoretical method will be applied so as to ensure the correctness of the theory and the practical value of our work.

岩石材料在加载下会出现红外辐射异常的现象,对工程灾害以及地质灾害的监测预警具有重要的意义。岩石材料受载下的红外辐射机理并不十分清晰,本课题的研究目标是在成功解释弹性固体材料载荷下红外辐射机理的基础上,探索岩石损伤过程中的红外辐射机理,并用所获得的理论研究岩石载荷下的红外辐射特性。本课题的研究内容主要分为以下四部分:(1)完善载荷下弹性形变红外辐射的物理模型,建立塑性形变红外辐射的物理模型(2)依据模型从热力学以及岩石力学出发,获得辐射强度的函数表达式,给出理论结果。(3)基于获得的理论,对一些典型的岩石材料载荷下的红外辐射进行模拟,对比相关实验结果,校正理论参数。(4)利用红外辐射理论研究裂纹岩石以及岩爆等岩石损伤过程。本课题在研究中将采用实验与理论对比结合的方法,以保证理论的正确性以及实践指导意义。

项目摘要

岩石材料在载荷作用下会出现红外辐射异常现象,该现象对于地质工程灾害的监测预警具有重要意义。本课题研究了固体材料载荷下的红外辐射现象,探索红外辐射机理。我们从热力学理论出发,对固体材料弹性以及塑性变形中的红外辐射现象进行了解释,获得的理论结果与实验符合的比较好。并对弹性红外辐射理论的运用进行了拓展,用以解释脆性岩石材料损伤破坏过程中的红外现象。依据岩石损伤破裂过程中裂纹发展的特征以及对应的红外辐射现象我们提出了一种预判对比式的预警方法。在8~14μm波段我们对常见材料进行了载荷下红外辐射实验研究,通过实验,我们发现同一种材料弹性、塑性形变阶段中的红外辐射有明显差异,该实验结果很好的支持了我们所获得的理论结果,为进一步的深入研究奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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