[发明专利]一种用于真三轴试验机的声发射监测装置及其试验方法

说明书

本发明提出了一种声发射测试装置及使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法。在压头主体内设置至少一个声发射模块，一方面，第一隔离垫圈及第二隔离垫圈使得导波杆在压头主体内悬浮设置，隔离了压头主体及外部产生的对声发射探头产生干扰的信号，保证测试装置的传输性能稳定，从而使得试验结果更加精确；另一方面，所有声发射探头均设置在导波杆的内腔中，不仅可以有效避免外部无关信号干扰，大幅提高声发射信号的信噪比，还可以对其进行保护，延长声发射探头的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种岩石力学实验装置及方法，尤其设计一种声发射测试装置及使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法。

背景技术

声发射监测广泛的应用于岩石单轴压缩试验过程中，对岩石内部损伤破裂以及内部微破裂面之间的剪切滑动有很好的监测效果，在岩石稳定性方面的研究中有着广泛的应用。声发射不仅能够反映出岩石材料在不同加载过程的声发射活动的特性，同时还可以通过声发射定位系统实时监测岩石内部微裂隙孕育，萌生，扩展，成核和贯通的三维演化过程。这些是其他实验方法所不具备的特性，已被广泛的应用于岩石，混凝土等材料的破坏失稳的机理研究。

在现有的真三轴中进行声发射监测实验，普遍做法是将声发射探头贴在加载柱上，得到的声发射数据噪音很大。一方面是由于声发射探头与试件之间经过了多个接触界面，且每个接触界面的接触质量不能得到有效保证；应力波经过接触面时会有反射损失，有效信号会有很大的衰减。另一方面，岩石真三轴试验机的腔体以及加载柱受外界干扰较大，目前广泛应用的岩石真三轴试验机都采用伺服控制；岩石真三轴试验机在运行过程中会对加载柱进行不断的加载动作，并产生大量的干扰信号。

目前，本领域内技术人员设法将声发射探头安装在压头与试件之间的垫块内，利用弹簧及推杆将声发射探头与试件紧贴，该方法容易造成岩石破碎后碎屑进入声发射探头通道内，严重时将探头挤压损坏；由于声发射探头与垫块之间没有屏蔽措施，在实验过程中声发射探头可能与垫块之间相互接触，机器产生的干扰信号会通过垫块传导至声发射探头，从而干扰对试件产生声发射信号的采集。

基于上述问题，本发明提出了一种用于岩石真三轴应力条件下的声发射测试装置，同时提出了一种使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法，该装置能够有效防止加载过程中岩石碎屑对声发射探头造成的损伤，同时也有效避免外部无关信号干扰，大幅提高了声发射信号的信噪比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声发射测试装置，能够有效防止加载过程中岩石碎屑对声发射探头造成的损伤，同时也能有效避免外部无关信号干扰，提高声发射信号的信噪比。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种声发射测试装置，用于对一岩石试件进行声发射测试，其特征在于，包括压头主体、至少一个声发射模块以及数据记录模块；所述压头主体及每个声发射模块均与所述岩石试件接触；每个声发射模块均包括一声发射探头，所述声发射探头设于所述压头主体内，用于对所述岩石试件进行声发射测试，并将测试的信息传送至所述数据记录模块。

可选的，在上述声发射测试装置中，每个声发射模块均包括一导波杆以及一复位组件；

其中，所述导波杆的第一端连接于所述复位组件，所述导波杆的第二端与所述岩石试件接触；

所述导波杆的第一端设有一开口腔体，所述声发射探头位于所述开口腔体中，并与所述开口腔体的内壁连接。

可选的，在上述声发射测试装置中，所述开口腔体的形状包括U形、C形或E形；所述声发射探头位于所述导波杆形成的U形、C形或E形腔体内。

可选的，在上述声发射测试装置中，所述导波杆与所述压头主体通过至少一个第一隔离垫圈进行隔离，每个第一隔离垫圈连接于所述压头主体上，用于隔离所述压头主体产生的干扰所述声发射探头的信号，还用于增加所述导波杆与所述压头主体的摩擦力。