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煤损伤演化过程中的红外辐射响应特征研究

Characteristics of infrared radiation response during coal damage evolution

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为揭示煤样损伤破坏机制,为煤岩动力灾害红外辐射遥感监测预警提供理论基础与技术支持,采用红外热成像技术和应变监测技术联合观测煤样单轴加载过程,分析了煤样损伤演化各个阶段其表面平均红外辐射温度(AIRT)和红外热像的响应特征,并尝试揭示煤样损伤演化过程中的红外辐射响应机制.研究结果表明:煤样的红外辐射响应特征与其破坏形式有关,剪切破坏煤样AIRT总体呈上升趋势,张拉破坏煤样AIRT总体呈下降趋势.将煤样损伤演化全过程划分为压密阶段、弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段和破坏阶段,发现AIRT在裂纹非稳定扩展阶段变化幅度最小(剪切破坏煤样平均增幅0.03℃;张拉破坏煤样平均降幅0.02℃),在破坏阶段变化幅度最大.张剪煤样破坏失稳前,其红外热像图中2种趋势相反的热效应(升温热效应和降温热效应)相互抵消,导致AIRT曲线出现"沉寂期",这种现象可作为煤样破坏失稳的红外辐射前兆.煤样损伤演化不同阶段,红外辐射信息红外辐射响应机制不同:弹性阶段,煤样红外辐射信息变化是由热弹效应主导;裂纹稳定扩展阶段和裂纹非稳定扩展阶段,剪切破坏煤样红外辐射信息变化由摩擦热效应和裂纹扩展热效应主导、张拉破坏煤样红外辐射信息变化由张性变形产生的吸热效应主导.

杜园园、孙海、马立强、韩杰、付煜、李佳琦、王伟

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辽宁石油化工大学 土木工程学院,辽宁 抚顺 113001

中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116

煤样 损伤演化 红外辐射 单轴加载 破坏形式

辽宁省科技厅博士科研启动基金辽宁省教育厅科学技术研究一般青年资助项目辽宁石油化工大学人才引进科研启动基金

2021-BS-247L20200502019XJJL-025

2022

10.13199/j.cnki.cst.2020-1600

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(9)
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