单轴载荷下不同含水率砂岩力学和红外辐射特征

为揭示水对砂岩受力和红外辐射特性影响,开展不同含水率砂岩的单轴压缩试验,并进行红外辐射监测。研究结果表明:随着含水率增加,砂岩的单轴压缩强度、弹性模量逐渐降低,说明水对岩石的力学性质起到了一定的"软化"作用;含水率对砂岩红外辐射特性影响较大,砂岩含水率越高,其从初始时刻到最高应力时刻的升温幅度越大;含水率越高的砂岩试样表面平均红外辐射温度(AIRT)随时间变化的波动越小,温度随应力增加而增加的趋势越明显;含水岩石在临破裂前红外热像变化较平稳,没有温度异常,而对于干燥岩石,其临破裂前表面平均红外辐射温度突然增大,出现较明显的高温异常条带。

不同加载速率下岩石红外辐射效应的试验研究

为研究加载速率对岩石试样红外辐射效应的影响,对花岗岩进行不同加载速率下单轴压缩实验,监测其红外辐射的变化.研究结果表明:随着加载速率增加,花岗岩试样抗压强度逐渐增加,从初始加载直至破坏的时间明显减少,初始压密阶段变长,弹性阶段的斜率逐渐变小;加载速率对红外辐射效应的影响体现在红外热像和平均红外辐射温度变化量上,在花岗岩红外热像图上表现为热像图上的高温区域不断扩大;试样的平均红外辐射温度变化量(ΔtAIR)随着加载速率提高逐渐增大;在较高加载速率下,ΔtAIR曲线的斜率呈指数函数增大,即花岗岩试样的红外辐射效应越来越明显.

基于红外热像的衬砌混凝土抗压损伤试验研究

采用红外热像仪获得衬砌混凝土试块在受荷载作用过程中的红外热像图,通过对比分析研究红外热像图与衬砌混凝土受荷载时的破坏情况,并引入平均红外辐射温度和熵理论。结果表明,衬砌混凝土的应力~应变曲线每一阶段变化都有一幅红外热像图与之对应;平均红外辐射温度不能反映出混凝土表面因裂纹导致的温度分异情况,而熵值可以较好地反映出试块表面温度的不均匀程度。

基于灰色关联度的砂岩加载过程中AIRT演化特征研究

在受力岩石的红外辐射效应研究中,AIRT时序曲线应用广泛,但试件岩石成分、损伤分布不均又各向异性,导致AIRT时序曲线形式多样,共性特征隐蔽,难以明确分类.文中以单轴压缩下粉砂岩红外观测试验为依托,对原AIRT时间序列,先进行重采样和归一化处理,再进行灰色关联聚类分析,以序列间发展趋势的相似程度为定量指标,进行分类.结果表明:此次试验,临界值取0.7,可将AIRT时序曲线分成2类,其中,第Ⅰ类曲线占60%,具明显的红外异常前兆,此种数据处理方法 ,对AIRT演化特征及灾变前兆定量研究具有一定的参考意义.

基于改进Faster R-CNN算法的岩石裂隙发展方向跟踪预测研究

为了避免部分岩土工程灾害发生,对岩石表面裂隙发展方向进行跟踪预测,提高岩石表面裂隙的检出率,提出一种基于改进Faster R-CNN算法的岩石裂隙发展方向跟踪预测方法。该法针对红外热像图中岩石裂隙形态多变、尺寸差异大并对实时性有一定要求的特点,以深度残差网络ResNet50为特征提取网络,利用ROIAlign优化建议框与岩石裂隙特征的空间对应关系,建立特征金字塔融合多尺度特征,对Faster R-CNN算法进行改进,并结合平均红外辐射温度-时间曲线对岩石裂隙发展方向跟踪预测,使用花岗岩单轴压缩试验中采集的红外光谱特征进行试验测试。结果表明,该方法能够较好检测红外热像图中的岩石裂隙,在测试集上的mAP达到88.81%,泛化能力较强,同时结合检测框内的平均红外辐射温度-时间曲线可以较好地跟踪预测裂隙发展方向。