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.     

微波遥感技术在岩石力学中的应用

在岩石加载直至破裂的过程中，对岩石的微波辐射进行了遥感观测研究．使用的微波辐射计的波长为8 mm，2 cm和10 cm．对13种岩石进行了实验．实验表明，在岩石加载过程中，岩石的微波辐射亮度温度随应力的增加而增加．岩石临破裂前微波辐射亮度温度加速增长．这一现象可以看作岩石破裂的一种新前兆． 过去在岩石破裂的红外遥感观测实验基础上提出的遥感岩石力学(或遥感岩石物理学)的概念，由于本实验的新结果扩充了它的内容，由红外遥感扩充到微波遥感，从而也扩大了遥感岩石力学在地震预报研究和岩爆预报研究中的应用前景．      

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

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。     

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。     

岩石细观破裂的实验观测研究及其对认识地震活动性的启示

对合一条预制中心割缝的大理岩六边形试件进行了对边均匀加压实验,在扫描电镜下实时观测了细观裂纹的起裂、扩展过程,研究了它们与外载大小和方向之间的关系．用实验过程中拍摄的显微照片测量与计算了裂端距（割缝周围次级裂纹开裂点至割缝端点的距离）与外载方向之间的关系,并分析了当加载方向变化时裂纹扩展的特征及变化规律．最后将实验结果与滇西北洱源－鹤庆断裂尾端张性盆地的发育过程做了对比,发现两者在受力方向改变时,次级断层的发育过程具有相似之处．     

岩石变形实验热红外观测系统

岩石变形导致的温度变化极其微弱 ,对观测系统与环境有严格要求。正确选择红外观测系统的参数 ,配备高灵敏度的温度场观测设备 ,以及有效地控制环境热背景决定了变形热红外实验结果的可靠性。在对噪声与干扰源进行详细分析的基础上 ,提出了进行热红外实验所需要的各主要设备的关键技术指标 ,并建立了一套相应的实验系统。典型材料样品实验表明 ,在考虑到变形热红外实验的各种特殊要求 ,认真选择观测设备 ,并进行了严格的误差校正之后 ,可以获得可靠的变形热过程信息     

岩石细观破裂的实验观测研究及其对认识地震活动性的启示

对合一条预制中心割缝的大理岩六边形试件进行了对边均匀加压实验，在扫描电镜下实时观测了细观裂纹的起裂、扩展过程，研究了它们与外载大小和方向之间的关系．用实验过程中拍摄的显微照片测量与计算了裂端距（割缝周围次级裂纹开裂点至割缝端点的距离）与外载方向之间的关系，并分析了当加载方向变化时裂纹扩展的特征及变化规律．最后将实验结果与滇西北洱源－鹤庆断裂尾端张性盆地的发育过程做了对比，发现两者在受力方向改变时，次级断层的发育过程具有相似之处．     

岩石破裂系分形及分维数测定

花岗岩在固体围压三轴压缩下破裂，然后沿主破裂面摩擦滑动（粘滑或稳滑），实际后我们将样品从围压介质铅中剥出来，做成显微薄片。在２０倍显微投影仪下观测其主破裂及裂纹系分布，用尺度法统计并计算裂纹系分维。结果表明，８个样品的无标度区（Ｒ）都相同，但是随尺度变化，分维值表现出分段线性的特征。当０．０５〈Ｒ〈０．１５ｍｍ时，裂纹系分维在１．１２－１．４１之间，主破裂分维在１．０８－１．１５之间；当０．１５〈     

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     

岩石破裂中的电子发射

利用G-M计数器和塑料闪烁体探测器在花岗岩单轴压缩破裂实验中首次记录到电子发射,电子能量分别为0.05McV和0.35MeV量级。根据这一结果提出了岩石破裂中出现可见光及其它电磁辐射的理论解释。     

岩石破裂中的电子发射

利用G-M计数器和塑料闪烁体探测器在花岗岩单轴压缩破裂实验中首次记录到电子发射,电子能量分别为0.05McV和0.35MeV量级。根据这一结果提出了岩石破裂中出现可见光及其它电磁辐射的理论解释。     

岩石破裂电磁辐射的频率特性

本文提出岩石破裂时产生的低频电磁辐射起源于微破裂引起的电子发射,并用电四极子模型计算了近区电磁场的频率特性．结果表明,近区电磁场的频率与样品尺寸和初始裂纹长度有关,利用典型实验样品尺寸和花岗岩初始裂纹数据计算出近区电磁场的频率为５０ｋＨＺ－１ＭＨｚ量级．它与已有实验测量结果相符．     

岩石破裂电磁辐射的频率特性

本文提出岩石破裂时产生的低频电磁辐射起源于微破裂引起的电子发射，并用电四极子模型计算了近区电磁场的频率特性．结果表明，近区电磁场的频率与样品尺寸和初始裂纹长度有关，利用典型实验样品尺寸和花岗岩初始裂纹数据计算出近区电磁场的频率为５０ｋＨＺ－１ＭＨｚ量级．它与已有实验测量结果相符．     

地震序列类型的岩石破裂实验研究

采用花岗岩和砂岩拼合的岩样，做单面直接剪切破坏实验，并以微破裂信息存储分析系统连续采集信号。通过波形图研究发现，诸如“前破-主破-余破型”、“主破-余破型”、“群破型”、“双破或多破型”、“孤立型破裂”等都有波形记录，而大破裂前的“平静”、“密集”、“低频扰动”及“慢破裂”现象也有波形显示。这些结果与天然地震很相似。几乎所有天然地震的类型和震兆异常都能在声发射破裂实验中得到发现和验证。实验还显示，在低应力阶段破裂类型较单一，但随着应力升高和逼近主（大）破裂，破裂类型越来越多，而且低频成分变多的破裂增多，慢破裂也增多。     

岩石破裂中的电声效应

利用１６通道高速数据采集系统及三分量声发射换能器对多种岩石样品在单轴压缩及双剪破裂过程中产生的电磁辐射（ＥＭ）和声发射（ＡＥ）及其相互关系进行了实验研究．结果表明,岩样尺寸和岩石矿物成分对电磁辐射的产生及其特性都有较大影响．ＥＭ与ＡＥ的关系具有多样性,既有伴随ＡＥ出现的ＥＭ,还有不伴随ＡＥ出现的ＥＭ．这表明除微破裂产生的电磁辐射外,可能存在产生电磁辐射的非破裂机制．