巖石熱沖擊破裂的本質是巖石內部的溫度場變化引起瞬間巨大的熱應力,從而導致巖石內部裂隙的萌生、擴展直至貫通,是從細觀損傷到宏觀破壞的過程。
熱沖擊現象在自然界普遍存在。當巖石急劇加熱或急劇冷卻時,在極短的時間內巖體產生大量的熱交換,溫度發生劇烈變化,溫度梯度導致巖體內部產生沖擊熱應力,使巖石發生熱沖擊破裂。巖石熱沖擊破裂會使得巖體從微觀層面產生大量的裂隙、裂縫,宏觀層面力學特性劣化,滲透性增強。巖石熱沖擊破裂的這些特征正在被科學界高度關注,在干熱巖、石油、天然氣儲層滲透性改造領域得到了廣泛應用。

然而在過去許多的巖石熱沖擊實驗裝置無法真實地模擬地下流體對巖石的沖擊作用,現場常用的監測方法主要有:微震法、微重力法、地震學預測法、鉆屑法和電磁輻射法等。然而這些方法大都憑借收集巖體破裂時釋放的聲波信號,再進行數據處理分析,來進行巖爆預測工作。這些感應器儀器操作復雜,前期設備投入資金大,并且需要專業的人員才能進行操作,最后獲得的實驗溫度數據對于現場工程應用的實際指導作用較差,因此在實驗爆破研究領域,急需一種可以真實地模擬地下巖石的熱沖擊過程的實驗裝置、以及可以對巖石熱沖擊的破裂效果進行直觀分析的系統和設備。

隨著紅外探測器與紅外測溫算法的不斷發展,高速紅外熱像儀測溫技術日趨成熟,被廣泛應用于高速運動物體以及溫度驟升驟降的物體測溫研究領域,其中包括巖石爆破試驗。高速紅外熱像儀擁有超高幀頻以及超短熱時間常數,可以在3-4ms內形成熱像儀,可以能夠直觀形象地反映巖體的能量積聚程度,從而在一定程度上反映巖體的應力集中程度,尤其在巖爆烈度和頻率越高的爆破實驗中,很有必要采用紅外熱成像儀,對巖石爆破瞬時溫度場進行監測,以提升取得良好的爆破效果,更好地協助科學實驗者了解和掌握巖石的爆破性。