高能加速器CT可旋轉(zhuǎn)式巖石力學(xué)剛性伺服試驗機研發(fā)歷程
2018/10/29 15:45:41??????點擊：
10月中旬，中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李曉帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊收到了一份新的巖芯樣品。他們穿過CT室厚厚的、曲折的迷宮門，將這個不同尋常的大尺度巖石試樣放置好后，回到位于另一個房間的中控臺前。
強烈的轟鳴聲中，巖石試樣在試驗機的高壓中進(jìn)行高精度旋轉(zhuǎn)，接受6MeV的高能電子“透視”。很快，一張張布滿裂紋的黑白照片傳送到中控臺的電腦屏幕上。
“這是世界第一臺高能加速器CT可旋轉(zhuǎn)式巖石力學(xué)剛性伺服試驗機。”站在這臺占用一個房間的CT機面前，李曉告訴《中國科學(xué)報》記者。在國家自然科學(xué)基金委員會（以下簡稱自然科學(xué)基金委）國家重大科研儀器研制項目“高能加速器CT多場耦合巖石力學(xué)試驗系統(tǒng)”支持下，李曉帶領(lǐng)來自中科院地質(zhì)與地球物理所、高能物理研究所、北京交通大學(xué)等單位的科研團(tuán)隊歷時五年時間成功研制了這臺試驗機，從此巖石破裂過程不再是秘密。
獲得“峰后力學(xué)特性”
巖石力學(xué)試驗旨在測試巖石在各種環(huán)境力場作用下的物理力學(xué)性狀及響應(yīng)，以揭示巖石變形破裂機理。上世紀(jì)七十年代之前，第一代巖石力學(xué)試驗機沿用普通材料試驗機測定巖石破壞前的力學(xué)特性。隨后，作為第二代巖石力學(xué)試驗機的伺服控制試驗機讓科學(xué)家獲得了巖石破裂后的“峰后力學(xué)特性”，但巖石從初始完整狀態(tài)到完全破裂狀態(tài)如何演化的，人們不得而知。
2000年以來，迅速發(fā)展的計算機X射線斷層掃描（CT）技術(shù)開啟了第三代“帶CT實時掃描的伺服剛性試驗機”的研制。打開巖石力學(xué)試驗的黑箱，使巖石內(nèi)部像玻璃一樣透明可見的夢想變成了可能。
不過，第三代試驗機由于系統(tǒng)剛度小，不能獲得巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線，難以獲得巖石的“峰后特征曲線”。而地質(zhì)和工程學(xué)家發(fā)現(xiàn)，巖石破壞后依然具有支撐能力。
強烈的轟鳴聲中，巖石試樣在試驗機的高壓中進(jìn)行高精度旋轉(zhuǎn)，接受6MeV的高能電子“透視”。很快，一張張布滿裂紋的黑白照片傳送到中控臺的電腦屏幕上。
“這是世界第一臺高能加速器CT可旋轉(zhuǎn)式巖石力學(xué)剛性伺服試驗機。”站在這臺占用一個房間的CT機面前，李曉告訴《中國科學(xué)報》記者。在國家自然科學(xué)基金委員會（以下簡稱自然科學(xué)基金委）國家重大科研儀器研制項目“高能加速器CT多場耦合巖石力學(xué)試驗系統(tǒng)”支持下，李曉帶領(lǐng)來自中科院地質(zhì)與地球物理所、高能物理研究所、北京交通大學(xué)等單位的科研團(tuán)隊歷時五年時間成功研制了這臺試驗機，從此巖石破裂過程不再是秘密。
獲得“峰后力學(xué)特性”
巖石力學(xué)試驗旨在測試巖石在各種環(huán)境力場作用下的物理力學(xué)性狀及響應(yīng)，以揭示巖石變形破裂機理。上世紀(jì)七十年代之前，第一代巖石力學(xué)試驗機沿用普通材料試驗機測定巖石破壞前的力學(xué)特性。隨后，作為第二代巖石力學(xué)試驗機的伺服控制試驗機讓科學(xué)家獲得了巖石破裂后的“峰后力學(xué)特性”，但巖石從初始完整狀態(tài)到完全破裂狀態(tài)如何演化的，人們不得而知。
2000年以來，迅速發(fā)展的計算機X射線斷層掃描（CT）技術(shù)開啟了第三代“帶CT實時掃描的伺服剛性試驗機”的研制。打開巖石力學(xué)試驗的黑箱，使巖石內(nèi)部像玻璃一樣透明可見的夢想變成了可能。
不過，第三代試驗機由于系統(tǒng)剛度小，不能獲得巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線，難以獲得巖石的“峰后特征曲線”。而地質(zhì)和工程學(xué)家發(fā)現(xiàn)，巖石破壞后依然具有支撐能力。
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