知识更新培训。
地质工程专业。
2023年）
遥感—岩石力学学习材料。
黑龙江科技学院。
2023年1月
遥感—岩石力学专题教学计划。
黑龙江科技学院杨德智。
一、教学目的与要求。
以专业技术人才的能力建设为核心，以提高专业技术人员的创新能力、专业水平和科学素质为目的，通过组织网上自学和网上面授辅导的方式，强化学员的专业知识，使各类专业技术人员了解本专业的科技发展动态，掌握本专业的最新科技理论和技术成果，为黑龙江省发展建设提供强有力的人才保障和智力支持。
二、课程设置及授课计划。
三、学习考核。
1、思考题和学习体会通过知识更新网络学习平台提交。联系**：04672385061。
2、培训实行单科结业制，凡坚持参加学习，按时提交作业和研究**，公需科目和专业科目考试均取得及格以上成绩者，可获得由黑龙江省人力资源和社会保障厅颁发的合格证书，作为职称评定的条件之一。
目录。遥感—岩石力学概述 1
1.1遥感—岩石力学的产生和发展 1
1.2遥感—岩石力学的遥感学基础 6
1.3遥感—岩石力学的岩石力学基础 7
1.4遥感—岩石力学的应用 16
思考题 23
遥感—岩石力学概述。
遥感—岩石力学（remote sensing rock mechanics，rsrm）源自构造**卫星热像异常的模拟实验探索及矿压红外探测基础实验研究，是红外、微波等现代遥感技术引入现代岩石力学相关领域进行交叉学科的相关产物。
1）构造**卫星红外异常的发现。
利用卫星热红外（thermal infrared，tir）遥感技术，可以遥感探测地球表面大区域温度场分布情况，2023年，前苏联学者gorny等（1988）在研究中亚地区的**时，发现该区的很多中强**震前的热红外图像上均出现温度异常，并且这些温度异常多与断裂构造有关。这引起了中国有关学者的密切关注，并相继在中国和国外发现了类似的情况，并且基于**震前卫星红外异常的特征进行了尝试性的**预报，取得了可喜的成果。
强祖基等多年对卫星热红外异常进行研究，发现许多中强**前1～3月，震中区附近会出现短期的热红外增温现象，如2023年4月20日台湾花莲6.8级**、2023年2月3日云南丽江7.0级**，在总结这些震前卫星热红外异常特征基础上，发现以下规律：
震前在卫星遥感的10.5～12.5μm波段的红外图像上，在震中附近出现孤立的高温异常区域，异常区域的形状呈圆、椭圆、条带及块状，并且该区域在震前随着**的临近而发生迁移以及形状和走向的变化。
异常区域的温度比周围一般高2～6℃。
高温异常区域的面积越大，温度越高，发生**的震级越大：当高温异常区域的面积在70万km2或以上时，相应的**震级在7级以上；当高温异常区域的面积在40～70万km2时，相应的**震级在6级以上；当高温异常区域的面积在10～30万km2时，相应的**震级在5级以上。
利用增温异常演化特征来追寻未来**发生的震中位置，往往位于随时间迁移的增温异常的前缘，或其前锋与**带、活动构造带交汇部位，或孤立亮温增温异常凹陷部位，或两组应力热带交汇部位。
一般在增温亮温异常发展到鼎盛时期后，在几天到60天内发震。
徐秀登等对1989～2023年发生在我国及邻国的40多次**震前的卫星热红外进行分析，初步总结出现红外异常具有如下基本特征：
ms＞5的**震前大多有清晰可辨的热红外遥感临震异常显示。
热红外异常多在震前2～22天内突然出现，呈现突发性特征。
与**有关的热红外异常可持续几天到十几天，甚至更长，而非**异常则会很快消失。
震前二到十几天累计增温幅度可达几度到十几度，异常幅度是显著的，异常区的温度比背景温度高出几度，异常幅度与震级相关性不是很明显，但一般呈正相关。
增温异常范围大，5级以上**可达20～100万km2，异常面积的大小与震级呈一定程度的正相关。
在40次**中有30次**的震中位于弱异常区域或异常区边缘甚至远离异常区几十公里。
增温异常一般经历初始—高潮—平静3个阶段，异常演变多呈阶段性，但也有异常演变具多旋回性，即增温经高峰到平静期后并不发震，又出现第二轮甚至第三轮再增温过程，最后才发震。
为探索构造**卫星红外异常的内在机制，20世纪90年代以来，我国的地球物理、遥感、**与航天界等多家单位合作，开展了岩石加载过程中红外辐射（infrared radiation，irr）的实验探索研究。实验发现：
单轴加载过程中，岩石红外辐射温度随应力而变化：加载初期平静或略有下降，随后缓慢上升，临破裂前快速上升，分别与应变—应力曲线的3阶段相对应；
当岩石由应力峰值阶段进入破坏过程中，热像显示出低温区扩大，低温条带即是随后主破裂的位置；
随着应力的增加，岩石的红外辐射光谱在保持其形态基本不变的情况下辐射强度明显增加，岩石破裂前其红外辐射强度达到最高值。
2）矿压遥感监测的实验探索。
煤矿开采，由于生产工艺的要求和地质构造的影响，常在采场中预留各种类型的煤柱，这些煤柱无论形状、分布如何，都无一例外地兼有支撑和隔离作用。历史和实践表明，当这些煤柱突然失稳时，会造成地表沉陷异常加剧，如地表塌陷、断裂等。准确获取煤柱内应力和变形分布特征，对分析煤柱的稳定性非常重要。
煤柱内应力与变形的分布，可以通过实验室模拟试验或计算机数值模拟而获取，也可以通过现场实地监测获取。与实验室模拟试验相比，现场实地监测虽然费用较高，时间较长，但是具有直接获得煤柱内应力和变形分布特征。
的优点；同时，现场测试结果也是检验理论分析和实验室模拟结果是否正确、合理的标准。因此。现场实地监测对分析煤柱的稳定性是十分重要的。
煤柱承载直到屈服破坏，是一个动力学过程；岩爆、煤岩与瓦斯突出是一个动力学过程；煤层顶、底板破坏也是一个动力学过程。它们在地应力和采动应力的共同作用下，产生移动变形，并引起成矿矿物内部结构的物理、化学变化，其中必然包括能量转化和电子跃迁，如一部分机械能转化为内能；或一部分固有热能转化为机械能，并以电磁辐射的形式表现出来。因此，以电磁辐射为信息基础的遥感技术有望成为矿山压力、岩爆、煤与瓦斯突出等动力现象提供一种新的遥感监测与**预报技术。
矿山实践表明，具有一定规模构造应力场或瓦斯突出现象的矿井往往会造成矿区局部温度异常。例如2023年山东陶庄矿井下频繁发生应力集中和冲击地压时，环境温度场高达34℃；英国西斯海德—彭特赖马任尔矿井的一次突出中，突出的煤屑温度高达60℃；另外发生瓦斯突出时，常出现煤壁温度或环境温度降低的无声前兆，如2023年12月22日四川天府磨心坡矿发生煤与瓦斯突出前，“工人感觉工作面很冷”。因此，电磁辐射之一—具有热效应的红外辐射的时空变化，必然反映矿压、煤柱失稳、岩爆、煤与瓦斯突出等物理力学变化过程，并提供一些重要的前兆信息。
为了探索矿压及煤岩在应变及屈服过程中的红外辐射规律，。实验发现：
煤岩单轴压缩屈服过程中有3类辐射热像特征和3类辐射温度异常特征，其中3类辐射热像特征分别为单调升温、低温前兆型，缓慢升温、快速高温前兆型和先降后升、持续辐射高温前兆型；上述3类热像特征和辐射温度异常特征分别对应3类屈服前兆信息。
红外探测与声发射、电阻率探测具有可比性；一般情况下，热红外前兆晚于声发射前兆和电阻率前兆，但具煤爆倾向的煤岩的辐射温度的前兆则相反。在综合研究和分析对比的基础上提出，0.79σc附近是矿压及其灾害监测的“应力预警区”
为了解地下巷道矿压显现的红外辐射情况，吴立新教授和刘善军教授还进行了中间穿孔（模拟地下巷道）的煤矿砂岩在单轴受压条件下的红外辐射实验探索。实验发现：试块破裂前，孔口附近出现明显的红外辐射异常前兆，而且前兆位置正是破裂位置，前兆位置与理论分析和有限元计算的破裂位置一致。
上述实验探索结果表明，矿压显现和煤柱屈服过程中存在明显的红外异常现象，而且红外热像能够反映矿压显现的位置、应力迁移现象和岩石破裂的性质。
3）遥感—岩石力学的产生。
2023年，耿乃光、崔承禹、邓明德3位学者在《**学报》上以“岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端”一文，共同提出：“遥感技术与岩石力学相结合，导致在岩石力学中建立一个新的学科领域—遥感岩石力学，或叫‘遥感岩石物理学’。”并且预言：
“遥感岩石力学有广阔的应用前景，随着研究的深入，有可能建立一种应用遥感技术探测岩体应力状态和岩体稳定性的新方法。在大范围方面，可通过搭载卫星和飞机的遥感仪器对地面进行遥感观测，以探索测量地壳应力场活动构造应力和预报**；在小范围方面，可在地面对矿山岩体进行遥感观测来测定岩体的应力状态，评估岩体的稳定性和岩爆的发生。”
考虑到遥感岩石力学是一门交叉学科，应该强调遥感与岩石力学的交叉性和遥感技术作为岩石力学研究手段的方法性。故吴立新、耿乃光、崔承禹在2023年9月正式向国际学术界提出了“遥感—岩石力学（remote sensing rock mechanics，rsrm）”这一学科术语，并系统阐述了rsrm的定义、学科内涵和信息逻辑。
遥感—岩石力学的定义如下：遥感—岩石力学是一门基于遥感科学、岩石力学、地球物理学和信息科学的交叉科学。它研究岩石类固体材料（包括岩石、混凝土、砖等）在应力、应变作用下电磁辐射变化的物理—力学机制，研究岩石类固体材料及其结构屈服与破裂过程的电磁辐射特征、规律与前兆，并应用于**预报、采矿工程、结构工程等地质力学与岩石工程领域。
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