岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端

在岩石加载直到破裂的过程中,对岩石的红外辐射进行了遥感观测研究.使用的主要仪器有瞬态光谱仪、智能光谱仪、红外辐射温度计、红外光谱辐射计和红外热象仪.对26种岩石进行了实验.研究表明,岩石的红外辐射温度随应力的增加而增加;岩石的红外辐射波谱的幅值也随应力的增加而增加.岩石的红外热象的观测结果与岩石的红外辐射温度相一致.某些岩石样品破裂主断层形成前,在未来主断层的位置显示出条带状温度异常热象.本实验将遥感学中的最新技术引入岩石力学,以期在岩石力学中建立一个新的研究领域遥感岩石力学(或遥感岩石物理学).遥感岩石力学可望在地震预报,岩爆预报和岩体应力场的测量中得到应用.      

水在岩石红外辐射中的作用研究

对水在岩石红外辐射中的作用进行了实验研究。实验表明岩石含水后其红外辐射能力比同种干燥岩石有所降低。不同红外波段的辐射能力降低程度不同。在岩石加载的过程中，岩石的红外辐射能力随应力增加而增加。     

遥感用于地震预报的理论及实验结果

本文论述了遥感用于地震预报的理论并进行了实验,实验得出岩石辐射特性、辐射温度随岩石应力的变化而变化,辐射亮度变化的量级为10~(-5)(W/cm~2·sr·μm),辐射温度变化为0.2—0.8℃,并且还发现了一些有意义的遥感前兆信息。遥感这一先进的科学技术能够用于地震预报得到了实验的初步证实。     

岩石红外辐射温度随岩石应力变化的规律和特征以及与声发射率的关系

在实验室对不同岩性不同结构的岩石试件进行单轴加载至试件破裂试验，得出了如下主要结果：（１）岩石试件的红外辐射温度随应力增加而变化，温度变化的范围在０．２℃－０．８℃。（２）岩石试件临破裂前出现明显的岩石破裂温度前兆。（３）有一部分岩石试件临破裂前出现高温条带、高温区或低温条带、低温区。不久，试件沿高温条带、区或低温条带、区发生主破裂。（４）有一部分岩石试件在临破裂前出现温度脉冲，正脉冲达到２．８℃，负脉冲达到－１．０℃。（５）当应力增加时，岩石试件的辐射温度增加与声发射率增加呈互补关系。     

伴随岩石破裂的VLF，MF，HF和VHF电磁辐射特性的实验研究.

许多国内外学者观测到伴随岩石破裂的电磁辐射现象，但实验结果不能解释实际观测记录的不同步现象，即有的台有异常，有的台没有异常；同一个观测台不同频段的信号也不同时出现．给地震预报工作带来不少困难．本实验结果可以解释不同步现象．实验采用单轴加压岩样直至破裂．不同频段的天线安置在远离岩样2 m的不同方位上．采用14道磁带机同步记录岩样破裂全过程的电磁信号． 实验结果表明:① 岩样在主破裂过程中，4种频段都记录到了信号，但不同频率出现的时间有时不同步；② 主破裂发生时刻电磁辐射强度最大，但不同方位信号的强度不同.      

小尺度岩石爆破引起电磁辐射的野外实验观测结果

为探索地震电磁辐射(EMR)现象的机理，我们在野外进行了爆破岩石引起电磁辐射的实验．此次实验共取得26次小尺度岩石爆破的中低频(＜5 000 Hz)电磁辐射资料．本文给出了该野外实验的某些有代表性的观测结果．结果表明:26个爆破点中20个爆点附近不同程度记录到与爆破过程有关的EMR现象，其强度随与爆点距离增加而减少，随爆破能量增大而增大；EMR记录具有某种重复性(相同条件下)、复杂性(多次辐射效应)和区域性特征；并受测区岩性结构条件、爆破源能量和观测方向等多种条件的影响．      

由含断层岩石非均匀性产生的地震前兆的数值模拟研究

使用新开发岩石破裂过程分析软件(RFPA2D)，通过一系列模型实验，研究岩石中预制断层面几何特征和力学非均匀性对地震前兆产生的影响。模型使用5个具有不同均质度的岩石样本进行数值模拟研究。数值模拟结果表明，不同均质度岩石破坏在地壳中会产生不同的地震前兆现象。在一些区域，可以观测到明显的前兆，而在另一些地区却很难观测到明显的前兆现象。模拟结果与实验观测和自然界实际观测结果由很好的一致性。     

遥感岩石力学及其应用前景

遥感岩石力学是岩石力学中的一个新的高技术学科领域.本文简述了产生这一学科领域的实验基础并对这一学科领域的特点和应用前景进行了讨论.     

岩石应力状态改变引起岩石热状态改变的研究

岩石的应力状态发生改变是否能引起岩石的热状态发生改变，是一个值得研究的重要问题，我们在实验室对岩石试件进行实验，实验得出岩石的温度随岩石受到的压力增加而显著增加，在试件破裂前出现明显的破裂温度前兆；实验还发现岩石内部温度随压力变化的不均匀性，不同测温点的温度变化不同，其变化量可相差几度。     

岩石破裂声发射m值和岩石力学性质

实验测定了多种岩石在破裂应力的50％时杨氏模量E和声发射的m值。结果表明:m值和E有很好的线性关系m=1.39+1.44E×10~(-11)P_a~(-1)。同时观测数种岩石破裂孕育过程中的E和m值。结果表明:在加载初期,E和m值都较低。随着压力增加,E和m值也增加。在破裂应力的35％至75％时,E和m值大致平稳。破裂前,岩石应力—应变曲线的斜率E和声发射的m值均明显下降。但E值下降滞后于m值。建议利用m值评定场地岩石力学性质及其稳定性。     

岩石破裂时电磁辐射的影响因素和机理

根据实验提出，岩石破裂时产生电磁辐射的影响因素主要是岩石力学性质和矿物组成．脆性破裂的样品和含石英、黄铁矿、黄铜矿等的样品易产生电磁辐射．存在3种破裂-辐射效应:晶体破裂效应、压电效应和天然半导体效应，分别是产生高频信号、低频信号和具有独特波形的中频信号的主要机理．      

利用断层滑动资料确定鲜水河断裂带现代构造应力的方向和大小.

阐述了利用断层滑动资料，结合岩石力学实验参数确定构造全应力张量的方法，并通过鲜水河断裂带区域观测到的大量活断层擦痕资料和由断裂带岩石采样所做的岩石破裂包络线，确定出断裂带区域现代构造应力的方向和大小；并对方法的实用性和计算结果的可信性进行了讨论．      

热红外震兆成因的模拟实验研究

对完整岩石破裂前和既存断层粘滑失稳前的红外辐射温度场进行了遥感观测研究,发现岩石破裂前出未来断层处出现条带状的红外热像,粘滑失稳前断层闭锁点出现升温现象,声发射测量表明,岩石破裂前已有大量微破裂产生,地壳中的既存断层和大震前的微小破裂均可能为震前地壳中的热能转移提供通道,从而导致地面热外震兆的出现。     

断层几何结构与物理场的演化及失稳特征

在双轴加载条件下，研究了几种具不同几何结构的断层系变形破坏过程中应变、断层位移和声发射事件的时空分布，并对典型失稳事件的特征进行了分析．研究表明: 具不同几何结构的断层系有不同的变形物理场演化图象；根据物理场演化特征和变形机制的差异，可识别出两类粘滑型失稳、破裂型失稳及混合型失稳，不同类型的失稳在前兆上有明显差异；失稳类型与断层几何结构及变形阶段密切相关．因此，研究自然界断层的几何结构，对地震预报和地震前兆观察研究极为重要.      

无源微波遥感用于地震预测及物理机理研究

对不同岩性的岩石进行了无源微波遥感用于地震预测的实验研究,实验在等温过程加载条件下进行．实验得出岩石的微波辐射能量随岩石的应力状态变化而显著变化,这个变化完全由应力引起,与温度无关．将介质所处的应力状态同介质的微波辐射能量变化与物理机理直接地联系了起来,为无源微波遥感观测地球表层应力场分布和预测地震奠定了物理基础,并提供了实验依据．本文提出了无源微波遥感预测地震的两种物理机理,即热能激发机理和机械能激发机理;提出了由无源微波遥感探测结果,反演介质应力状态和温度状态的方法．     

红外遥感用于地震预测及其物理机理研究

在等温过程加载的条件下,实验得出岩石的红外辐射能量随压力变化显著变化的结果。这个变化与温度无关,完全由压力引起,这就证明了机械能能直接激发岩石分子振动态能级之间的跃迁,不需要经夺石生预测地震奠定了理论基础,这一物理现象的发现,为用红外遥感观测地球表层应力场分布和预测地震奠定了理论基础,提供了实验依据。提出了由温度异常引起的红外辐射能量变化和由应力起的红外辐射能量变化以及将两者分离出发的理论与方法,     

利用大样本岩石破裂实验模拟扩容-扩散孕震模式的某些结果(一)s

用采自现场的500 mm500 mm1 000 mm的天然灰岩,在注水条件下模拟扩容-扩散(D-D)孕震模式,并以多种监测手段追踪受载岩石样品从变形、微裂到大破裂全过程有关的物理场的时空演化特征．分析视电阻率结果表明:① 受载岩石从微裂到大破裂全过程与电阻率前兆的时空演化进程基本吻合;② 电阻率前兆的时间进程具有阶段性,空间分布具有差异性;③ 岩石大破裂前观测到明显的趋势异常和短期前兆,并发现部分似可被确认为临震异常的电阻率前兆．电阻率的变化和分布特征似乎显示了与岩石样品受载过程的膨胀现象有某种内在联系．但未找到岩石膨胀的直接证据．最后,从理论上探讨了受载岩石样品电阻率变化的机理．      

SF-1型岩石声发射测试仪

SF-1型岩石声发射测试仪是岩石力学实验研究的一种非常有用的测试仪器。它可以用来监测岩石或岩石样品在外力作用下,发生变化过程中由微破裂所产生的声发射现象。它不仅可以研究微破裂与应力、变形、波速、时间等的变化规律,而且还可以进一步研究微破裂与主破裂(大破裂)的关系。所以它在岩石或岩体的变形破坏实验研究中具有重要的意义。多年来,在进行岩石力学研究中一直缺少适用的声发射仪,从而影响了这方面工作的开展。为了当前     

高温高压岩石力学—历史,现状,展望

高温高压岩石力学是岩石力学的分支学科，它以固体地球介质（材料）的变形行为和机制为研究对象，与一般变形固体力学相比较，具有高温、高压、强约束、宽时域、大变形、以及固－液相互作用、物理效应－化学效应并存等特点。高温高压岩石力学是在经典连续介质力学的基础上，针对自身的特殊性，运用破裂学、摩擦学和流变学的研究成果，经过相当长时期的酝酿和积累，大致于本世纪七十年代建立并逐步发展起来的。它在岩石破裂、摩质力学     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(一)——坚固体孕震模式的由来与证据ns 100% secura

首先针对地震前兆场物理模式建立 项目的需要，阐述了该项目的研究思路与必须研究的若干科学问题，强调了强震孕育条件与过程的研究是其中的核心．文中先对笔者80年代提出的坚固体孕震模式的由来与发展作了概述；进而从深部构造、力学分析、破裂实验三个方面论证了该模式的合理性．从华北北部层析成像研究结果看出:强震震源都分布在高速块体内，或高速块体与低速块体接触地带，但偏于高速体一侧．通过硬、软包体力学模型研究，确认:硬包体(即坚固体)是大量应变能高度集中的重要条件．岩石失稳条件的理论与实验研究一致表明:只有震源体的刚度大于环境刚度时才可能导致岩体失稳、突然破裂与应力降的产生．