不同水温浸泡后花岗岩单轴压缩下红外温度场特性研究

摘要

针对矿山深部开采中高地应力高温环境下的地压监测问题，论文以自然干燥处理、50℃水温浸泡和100℃水温浸泡处理的花岗岩试件为实验对象，进行单轴压缩下的红外监测实验，分别从离散参数（极差和方差）、形状参数（偏度和峰度）以及光滑均匀度（熵和特征粗糙度）三个角度进行系统分析，并对不同水温浸泡后试件的同种参数大小比较和识别，采用相关系数法分析了各参数的“刻画”能力，运用极值理论中Hill图法确定阈值并提取出高温和低温异常点，探寻了温度场演化规律以及红外前兆信息。主要研究成果如下：
　　（1）不同水温浸泡后的试件应力-应变变化曲线大致相似，分为压密、弹性、塑性以及峰后四个阶段；浸泡水温在50度水温时，峰值应力是最大，在100度水温时，峰值应力最小；而最大应变与浸泡水温高低关系表现不显著。
　　（2）在红外前兆表现方面，最大红外温度、偏度和峰度表现效果较好，且浸泡水温越高，最大红外温度和极差表现出的异常前兆逐渐显著；自然干燥和50℃水温的试件方差和熵值会产生明显的异常，而100℃水温的试件无明显异常；异常表现最差的是特征粗糙度。
　　（3）对不同水温试件相同参数进行大小比较，自然干燥的试件最小、平均与最大红外温度值均是最小的，易于识别；100℃水温试件的偏度和峰度是最大的，容易识别；剩余的特征参数极差、方差、熵和特征粗糙度均没有明显的分界特征。
　　（4）对不同水温试件红外温度场变化“刻画”效果方面分析：自然干燥的试件熵的相关系数较高且稳定，“刻画”效果较好；对于100℃水温的试件，方差、峰度、与特征粗糙度的相关系数均较高，刻画能力较好；偏度对50℃水温和100℃水温浸泡后的试件刻画能力均较好，而极差“刻画”能力均不理想。
　　（5）利用极值理论中Hill图法设定阈值对红外温度异常点变化进行分析得到：在高温异常点方面，自然干燥和100℃水温的试件具有相似性，在加载初期都相对平静，到塑性以及峰后阶段异常点迅速增加，曲线发生跳动异常，而50℃水温的试件规律不明显；低温异常方面，所有试件低温异常点变化曲线无明显规律，表明此法对低温异常提取效果不理想。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景、目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及技术路线

第二章 岩石受力红外辐射理论

2.1 红外辐射理论

2.2 红外热像仪及其测温原理

2.3 遥感-岩石力学基础

第三章 不同水温浸泡后花岗岩单轴压缩下红外监测实验

3.1实验方案设计

3.2力学特征分析

3.3本章小结

第四章 不同水温浸泡后花岗岩单轴压缩下红外温度场离散分析

4.1不同水温花岗岩加载过程中极差分析

4.2基于方差的不同水温处理后的花岗岩红外数据分析

4.3相关度分析

4.4 本章小结

第五章 不同水温浸泡后花岗岩单轴压缩下红外温度场分布形状特征分析

5.1 频数分布直方图分析

5.2不同水温浸泡处理后花岗岩的偏度分析

5.3不同水温浸泡处理后花岗岩峰度分析

5.4 相关度分析

5.5 本章小结

第六章 不同水温浸泡后花岗岩温度场均匀性与异常点变化分析

6.1不同水温处理后的熵值分析

6.2不同水温处理后的花岗岩特征粗糙度分析

6.3相关度分析

6.4基于Hill图法的温度场异常点变化分析

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1全文总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果