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閱讀：50發(fā)布時(shí)間：2025-11-2
巖石熱沖擊破裂的本質(zhì)是巖石內(nèi)部的溫度場(chǎng)變化引起瞬間巨大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致巖石內(nèi)部裂隙的萌生、擴(kuò)展直至貫通，是從細(xì)觀損傷到宏觀破壞的過(guò)程。
熱沖擊現(xiàn)象在自然界普遍存在。當(dāng)巖石急劇加熱或急劇冷卻時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)巖體產(chǎn)生大量的熱交換，溫度發(fā)生劇烈變化，溫度梯度導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生沖擊熱應(yīng)力，使巖石發(fā)生熱沖擊破裂。巖石熱沖擊破裂會(huì)使得巖體從微觀層面產(chǎn)生大量的裂隙、裂縫，宏觀層面力學(xué)特性劣化，滲透性增強(qiáng)。巖石熱沖擊破裂的這些特征正在被科學(xué)界高度關(guān)注，在干熱巖、石油、天然氣儲(chǔ)層滲透性改造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
然而在過(guò)去許多的巖石熱沖擊實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法真實(shí)地模擬地下流體對(duì)巖石的沖擊作用，現(xiàn)場(chǎng)常用的監(jiān)測(cè)方法主要有:微震法、微重力法、地震學(xué)預(yù)測(cè)法、鉆屑法和電磁輻射法等。然而這些方法大都憑借收集巖體破裂時(shí)釋放的聲波信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，來(lái)進(jìn)行巖爆預(yù)測(cè)工作。這些感應(yīng)器儀器操作復(fù)雜，前期設(shè)備投入資金大，并且需要專業(yè)的人員才能進(jìn)行操作，最后獲得的實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)據(jù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用的實(shí)際指導(dǎo)作用較差，因此在實(shí)驗(yàn)爆破研究領(lǐng)域，急需一種可以真實(shí)地模擬地下巖石的熱沖擊過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置、以及可以對(duì)巖石熱沖擊的破裂效果進(jìn)行直觀分析的系統(tǒng)和設(shè)備。
隨著紅外探測(cè)器與紅外測(cè)溫算法的不斷發(fā)展，高速紅外熱像儀測(cè)溫技術(shù)日趨成熟，被廣泛應(yīng)用于高速運(yùn)動(dòng)物體以及溫度驟升驟降的物體測(cè)溫研究領(lǐng)域，其中包括巖石爆破試驗(yàn)。高速紅外熱像儀擁有超高幀頻以及超短熱時(shí)間常數(shù)，可以在3-4ms內(nèi)形成熱像儀，可以能夠直觀形象地反映巖體的能量積聚程度，從而在一定程度上反映巖體的應(yīng)力集中程度，尤其在巖爆烈度和頻率越高的爆破實(shí)驗(yàn)中，很有必要采用紅外熱成像儀，對(duì)巖石爆破瞬時(shí)溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以提升取得良好的爆破效果，更好地協(xié)助科學(xué)實(shí)驗(yàn)者了解和掌握巖石的爆破性。
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