2023年第1期新疆有色金属花岗岩单轴疲劳过程中热红外特征研究聂磊（成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059）摘要：利用热红外技术监测花岗岩试样单轴疲劳过程中的热红外热像演化、热红外温度变化以及温度方差随应力的响应特征。研究结果表明：（1）花岗岩试件破裂前会有明显的前兆信息，临空面有明显热像异常现象，热像异常出现位置与未来破裂处相吻合，热红外温度-时间曲线会出现异常转折性变化，热红外前兆出现先后顺序为：平均热红外温度>热红外热像；（2）低周多级循环荷载作用下，应力循环造成热红外温度方差的波动变化，应力等级越高，波动响应特征越显著。关键词：疲劳荷载；热红外；温度方差；前兆DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2023.01.0171引言大量学者通过传感器监测应力、应变数据，对循环荷载作用下岩石的能量演化过程及疲劳破坏特征进行了大量研究，揭示了岩石不可逆变形发展特性、周期荷载上限应力和幅值对疲劳门槛值的影响规律等开展了广泛研究。岩石破坏会发射电磁辐射，其波长范围很广，其中热红外波段具有热效应。在红外热成像相机中，用特定折射系数的锗透镜可以将热红外波从所有类别的电磁辐射中分离出来。近年来，在岩石领域，热红外技术被用于分析岩石破裂，但目前这些研究都基于岩石静力加载试验，对于循环荷载试验中的热红外监测和分析还有限。基于此，本文开展了花岗岩的低周多级循环荷载试验研究，利用热红外热像技术来监测岩石受损破裂过程，为花岗岩在循环荷载下的破坏机制提供理论依据。2试验设计本次试验采用的花岗岩试样取自四川汶川，花岗岩试件为国际标准ISRM圆柱形试件（Φ=50mm，H=100mm），试样制备按相关规范、规程进行，满足常规岩石力学试验要求，端面平整度误差为±0.05，垂直度误差为±0.25°。单轴循环荷载试验加载采用MTS815岩石三轴试验机，可实现全曲线控制。试验中同时采用FLIRT1040红外热像仪对试件临空面的温度和热像变化进行全程监控，监测过程中，红外热像仪被放置在一个安全距离（约1.0m），以避免破裂岩石碎片造成的损害和扰动。为尽量减少环境对热红外温度监测的影响，在测试过程中，禁止行走，关闭实验室的窗帘和窗户，关闭任何可能产生辐射的光源，样品在试验前至少放置在实验室24小时，使其与环境温度保持一致，试验装置见图1。低周多级循环加载试验中施加频率为0.5Hz的正弦波，相邻两个应力之间的上限应力差比为0.05，每个应力水平承受30次循环。在每个应力水平后，以1kN/s...
