现如今,人们到医院治病,很可能会先做CT查看。CT(Computed Tomography)是一种电子计算机断层扫描技能。X射线等穿透人体后被勘探器承受,由光电转变为电信号,再由强弱不同的电信号转换为计算机数据,终究构成CT图画,显示出人体的内部结构和纤细病变。
不为人知的是,除了遍及的使用于医学范畴外,CT技能在地质学等科研/工业范畴也有广泛的使用价值。在地球科学研究和地质工程中,提醒岩石变形决裂机理的岩石力学实验关于地质工程规划等都至关重要。但是,很长一段时间里,因为技能约束,国内外传统的岩石力学实验机只能观察到岩石在各类外力作用下的初始和终究状况,对岩石决裂进程的内部规则“看不见摸不着”。使岩石内部结构改变像玻璃相同通明可见,是地学科学家孜孜以求的愿望。进入21世纪,科学家直接使用医用或工业CT以及同步辐射光源,对岩石力学实验进行CT扫描,让其内部的“病变”无所遁形,但受技能约束仍不能明晰完整地获取大标准的岩石试样内部决裂进程。
日前,由中国科学院地质与地球物理研究所李晓研究员领衔,中国科学院高能物理研究所和北京交通大学等单位一起组成的科研团队研制成功国际首台高能加速器CT可旋转式岩石力学刚性伺服实验机,使给岩石在外力作用下的决裂进程全程做CT成为可能。
李晓介绍,在国家自然科学基金委员会国家严重科研仪器研制项目的支持下,科研团队历经五年攻关,打破了在200吨高压下实验机的高精度旋转与操控技能、高温度高压力旋转供液供气技能等难题,并自主研制具有彻底知识产权的高射线能量电子直线加速器,打破“卡脖子”技能,取得国内外专家高度重视。现在,这一作用已顺畅经过国家自然科学基金委员会专家组测验、检验,专家组点评,它打破岩石力学实验“黑箱”,让岩石内部决裂进程通明可见,为地球深部资源能源开发、天然气水合物挖掘、严重工程建造、地质灾祸防治等范畴供给了新的科学实验渠道。
检验专家共同以为,该项目打破了动态原位高精度勘探成像等七项要害核心技能,初次完成了大标准试样、模仿深部地层环境、观测岩石损害决裂动态进程的实验方针,打破了岩石决裂演化与气液运移实验的技能瓶颈。与美国、法国、日本等迄今国际最先进的CT扫描岩石力学实验设备比较,本实验机的首要性能指标提高了1~2个数量级。
据了解,不仅是岩石,本实验体系还可取得土体、混凝土、陶瓷等地质类资料在多种环境力场作用下的损害决裂进程,具有极端严重的科学含义和宽广的使用远景。“医师经过仪器看清人体的病变进程,才干提早干涉和医治,这个体系的使用价值也是如此。”李晓介绍,经过实验,该体系对我国页岩气开发的压裂规划供给了技能支撑;在天然气水合物挖掘方面,该体系可模仿水合物储层钻孔卸压与压裂作用;在深地科学钻探方面,该实验体系能模仿深部高应力高温环境下的钻头破岩机理和孔壁稳定性等。此外,作为一个基础性实验渠道,该实验体系还可大范围的使用于油气、矿山、水利、交通、土木、环保等国家严重工程建造,如矿山突水灾祸猜测、地道塌方冒顶事端防治等,为安全施工供给保证。