天空冷背景下受力岩石微波辐射特征实验研究

分析了环境因素对微波辐射观测的影响机理. 以此为基础,在天空冷背景条件下,利用岩石试验机、微波辐射计、声发射、温度测试仪等,开展了岩石弹性变形阶段循环加载微波辐射变化特征的室外观测实验. 结果表明,在天空冷背景下能可靠获取岩石受力变形过程中的微波辐射能量变化信息. 花岗岩弹性变形阶段的微波辐射亮温变化与应力间呈同步性很强的正相关关系,相关系数达0.94; 岩石表面的温度变化与应力间亦呈正相关,但其变化滞后于应力变化,且单位应力的微波亮温升幅远大于表面温度升幅. 实验证实了利用微波辐射观测手段可有效探测岩石受力引起的岩石内部应力状态的变化.     

潮湿岩石受力过程红外辐射的变化特征

利用红外热像仪对干燥和潮湿砂岩单轴压缩过程中的红外辐射特征进行了试验比较.结果表明:潮湿岩石加载过程中平均红外辐射温度(AIRT)随载荷增加呈上升趋势,AIRT与应力的变化步调一致,曲线波动较小;岩石失稳前单位载荷下潮湿岩石的升温幅度高于干燥岩石,水对岩石受力时的红外辐射具有明显推动作用,但破坏瞬间热像特征变化不很明显.干燥砂岩AIRT与应力的关系不是简单的对应关系,但在破坏瞬间出现显著的增温现象和热像特征的明显变化.可以利用潮湿岩石AIRT与应力的良好同步性监测潮湿岩石的应力变化过程,利用干燥岩石破裂瞬间的热像变化特征分析岩石灾变的空间位置与灾变模式.     

岩石破裂前红外热像的时空演化特征

以花岗闪长岩和大理岩试件单轴加载红外观测实验为例,对岩石破裂前红外热像的时空演化特征进行了分析.结果表明:岩石在塑性变形阶段随着微破裂的产生出现热像空间分异现象,表现为在未来剪性破裂位置出现高温异常条带,且高温异常条带之间的区域出现低温辐射异常,这种热像异常特征是岩石宏观破裂的早期红外前兆.而临失稳前热像整体表现出的短暂降温是岩石宏观破裂的晚期红外前兆.两种红外前兆的出现及其空间特征与岩石破裂形式及应力场分布格局有密切关系.     

干、湿沙层对岩石受力微波辐射影响的实验对比

在天空冷背景下，通过实验模拟卫星对地观测，研究盖层对岩石受力过程中微波辐射的影响规律及影响机理.实验以花岗岩及覆被干、湿沙层为例，采用卧式压力机和C波段微波辐射计对岩石受力过程中松散盖层对辐射变化的影响规律进行观测.实验结果表明:花岗岩弹性变形阶段的微波辐射变化与载荷具有很好的同步性，相关系数达0.94，微波亮温变化量为0.015K/MPa.当岩石观测面铺设2.5cm厚的干沙层或湿(含水)沙层时，其对受力岩石微波辐射影响存在差异:1) 干沙层对岩石受力过程中的微波辐射变化量无显著影响;2) 含水沙层显著削弱了微波辐射计所接收到的岩石中由力引起的微波辐射变化信号.     

煤岩的红外信息随应力变化的实验研究

利用红外遥感技术对煤和岩石加载直至破裂过程中的红外辐射信息进行了实测研究,结果发现：煤和岩石的红外辐射温度场随应力状态的改变而发生显著变化,破坏前这些变化表现出前些前兆信息特征。这将为预测、预报地震及煤岩灾害动力现象研究提供依据。     

海冰微波辐射特征的研究

本文给出了海冰介电常数的理论模型和海冰分层辐射理论模型，并用计算机编程计算了两种理论模型。从实验角度，本文给出了测量数据的曲线拟合方法，并着手建立了海冰测厚的计算机自动监测系统。     

微波辐射用于处理和开采岩石的研究进展

微波辐射具有加热速度快、选择性加热、体积式加热、易于控制、高效、安全等特点。针对目前岩石破碎高成本高能耗、煤层气和油页岩无法高效开发等缺点,本文详细介绍和评述了微波辐射在处理和开采岩石中的应用。分析表明,微波辐射可以在岩石内部诱导产生热应力,进一步产生和延伸岩石内部的裂缝,从而达到预处理岩石和煤岩的作用;微波对煤岩有脱硫的作用;还可以加热煤层气和油页岩,帮助煤层气解析和油页岩的热解,从而对两种非常规油气资源进行原位开采。总结认为,精确描述不同岩石的介电特性、优化微波辐射的功率和时间、计算机数值模型考虑化学反应的影响、研发大规模微波发生器下入井下是今后的发展方向。     

岩石材料破坏过程中的氡射气变化特征

岩石破坏过程中物理力学性质会发生显著的改变.通过实验室的岩石类材料加载过程中氡脉冲辐射信息的研究表明,氡脉冲辐射随不同岩石变形破坏阶段会有明显变化,特别是进入屈服阶段后.这与加载破坏过程中岩石的裂隙和表面积大量增加密切相关,体现在裂隙附近产生很多密集的微裂隙,改变了岩石微结构,伴随着岩石、矿物中晶格的错动,并出现超声振动,使得岩中受束缚的氡(自由、吸附和部分封闭)被释放出来,导致氡射气脉冲增加,利用氡脉冲辐射信息变化可实现对岩石破裂前兆的识别.     

典型岩石单轴压缩变形及声发射特性试验研究

声发射是岩石在受力变形和破裂过程中的重要物理现象,也是反映岩石力学特性的一个直接参量.通过对某矿山矽卡岩、石英闪长岩、蛇纹岩和粉砂岩单轴应力-应变全过程变形特性和全过程声发射特征研究,并作了对应分析,结果表明岩石的变形速率与岩石声发射事件出现的频率有较好的对应性.     

巡航导弹的红外辐射特征研究

根据地面防空的需要，深入研究了巡航导弹的红外辐射特征，对构成巡航导弹红外辐射条件的气动加热、羽流和尾喷管辐射三方面进行了分析计算，给出了计算结果，并进行了相关分析。     

三江源地区卫星被动微波遥感特性的初步分析

微波可以穿透云层,可以全天候监测目标区域,还可以比较有效地分辨水体、植被、冰雪和荒漠等。因此,微波遥感资料是研究地表类型众多的三江源地区的有效手段。全球第一个星载全极化微波辐射计WindSat测量的第3和第4个Stokes参数T3和T4,作为前所未有被卫星传感器大面积、长时间序列测量的亮温,为三江源地表目标的探测研究提供了新的工具和方法。仅使用垂直和水平极化亮温TV和TH,会将小面积水体和沼泽误识别成荒漠。结合WindSat辐射计所测量的4个Stokes参数,可以较好地分辨三江源地区的典型目标,例如雪山、湖泊和荒漠等,有利于消除由于地表目标识别错误导致的土壤湿度研究可能存在的潜在误差。TV,TV-TH,MPDI(MPDI=(TV-TH)/(TV TH))以及T3等值线的走向基本体现出西南东北走向,这与该区域植被分布自东南向西北为针叶林、高山草甸草原、干旱草原及荒漠的特点密切相关。冰雪融化和凝结,以及植被的生长和消亡,使得该区域微波辐射的季节性变化显著。前视和后视垂直极化亮温TV及T3的差值表明,该区域的微波辐射随观测方位角的变化是,雪山积雪冰川和湖区的辐射方向性较强,而植被和荒漠的辐射方向性较弱。     

微波辐射计在人工影响天气研究中的应用

本文介绍了在人工增雨作业中，利用１．３５ｃｍ（２２．２３５ＧＨｚ）和８ｍｍ（３５．３ＧＨｚ）双频道微波辐射计连续监测大气中总水汽含量及云中积分液态水含量变化的原理和方法。对微波辐射计在人工增雨的野外观测实验中的应用进行了初步的研究。     

岩石热红外光谱解混与矿物含量反演

 以碱性长石花岗岩为例,采用Turbo FT便携式红外光谱辐射计对其4种组成矿物(钾长石、斜长石、白云母、石英)分别进行0.71—1mm颗粒室外常温、0.71—1mm颗粒室内80℃、块体室外常温的热红外(7—14μm)光谱特征测试,以测试结果作为端元光谱对室外常温下测得的块状碱性长石花岗岩光谱进行解混,并与将ASU光谱作为端元光谱的解混效果进行比较。结果表明,当岩石与矿物端元的光谱测试条件相同时,解混效果最好;使用块状端元光谱能有效解混块状岩石光谱;ASU颗粒光谱不能解混块体岩石的矿物成分及含量。试验结果对遥感地质及矿物填图的研究具有指导意义。     

红外辐射加热过程分析

根据物体对辐射的吸收理论，阐明当光辐射波长与金属氧化物共振吸收波长匹配时，辐射能量将全部被吸收。由一定成分的金属氧化物组成的红外涂料，将产生特定波段的红外辐射，在金属加热过程中红外辐射传递将起着快速加热的作用。     

微波技术辐射岩石实验探讨与成孔应用研究进展

微波辐射技术具有高效性、整体性以及无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与成孔应用的热点方向。国内外学者运用实验和数值模拟等手段对微波辅助破岩技术进行了广泛研究,并获得了一些有益规律。本文针对微波辐射岩石的现有研究成果,阐述了微波技术辐射岩石实验进展,明确了微波辐射设备的选型问题,探讨了1.4 kw微波功率条件下辐射玄武岩和石灰岩的实验现象,归纳了微波辐射岩石后裂纹的微观断裂形式及微波辐射裂纹扩展机理,总结了高能微波技术在岩石中成孔应用的进展,以期为高能微波成孔技术在设备及现场工业化应用配套设施研发、多场耦合作用机理、多因素条件评价机制和地下深部“三高一扰动”环境的适用性研究等方向推广应用提供借鉴与参考。