[发明专利]耦合致裂造腔体积可视化测试系统及裂隙发育分析方法

说明书

本发明公开了一种耦合致裂造腔体积可视化测试系统及裂隙发育分析方法，该可视化测试系统包括煤岩体实验平台、耦合致裂机构和可视化测量机构；该方法包括步骤：一、预制立方体相似模拟煤岩体；二、煤岩体实验平台的搭建；三、耦合致裂；四、计算耦合致裂的裂隙密度；五、获取耦合致裂产生的造腔的体积；六、煤岩体实验平台的更新；七、获取不同注水压力和不同炸药单耗量导致的耦合致裂数据；八、建立BP神经网络；九、分析耦合致裂产生的造腔的体积及裂隙的发育。本发明可通过耦合致裂获取造腔，采用三维扫描仪可视化观测造腔的体积，获取耦合致裂中裂隙的扩展范围度，并建立BP神经网络分析耦合致裂参数与腔体体积及裂隙发育间的关系，直观有效。

技术领域

本发明属于耦合致裂造腔体积测试技术领域，具体涉及一种耦合致裂造腔体积可视化测试系统及裂隙发育分析方法。

背景技术

在对爆破和注水单独作用机制及破坏规律研究的基础上，开展爆破动载作用下固液耦合态煤岩体的破坏特性研究，采用理论分析和数值计算的方式研究耦合致裂效果，定量化评估耦合致裂后强度的劣化程度，但是对于实施爆破动载以后造腔体积的大小却没有进行测量，不清楚造腔内部情况。现有的措施只是在固液耦合的基础上施加爆破动载，定量化评估耦合致裂后强度的劣化程度，缺乏对造腔内的体积及裂隙的发育情况进行测量。因此，现如今缺少耦合致裂造腔体积可视化测试系统及裂隙发育分析方法，通过耦合致裂获取造腔，利用融化的蜡获取造腔模型，采用三维扫描仪可视化观测造腔的体积，获取耦合致裂中裂隙的扩展范围度，并建立BP神经网络分析耦合致裂参数与腔体体积及裂隙发育间的关系，操作简单，直观有效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种耦合致裂造腔体积可视化测试系统，其设计新颖合理，可通过耦合致裂获取造腔，采用三维扫描仪可视化观测造腔的体积，获取耦合致裂中裂隙的扩展范围度，操作简单，直观有效，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：耦合致裂造腔体积可视化测试系统，其特征在于：包括煤岩体实验平台、耦合致裂机构和可视化测量机构，所述煤岩体实验平台包括计算机、实验箱和设置在实验箱内的相似模拟煤岩体，实验箱的侧壁和顶板上均安装有用于向相似模拟煤岩体施加压力的气缸，气缸通过气缸驱动器由计算机控制，相似模拟煤岩体为立方体相似模拟煤岩体，所述立方体相似模拟煤岩体的边缘位置处布设有多个用于监测立方体相似模拟煤岩体裂纹扩展情况的声发射传感器，所述立方体相似模拟煤岩体内预先埋设有数据检测层，所述立方体相似模拟煤岩体的顶部中心位置处竖直向内开设有钻孔，数据检测层包括围绕钻孔中心对称设置的多个传感器组件，传感器组件由压力传感器和温度传感器，压力传感器、温度传感器和声发射传感器均与计算机进行数据通信；

所述耦合致裂机构包括向钻孔内注水且用于调节水压参数的注水机、向注水后获得的固液耦合态的立方体相似模拟煤岩体内填装的炸药和起爆所述炸药的起爆器，注液机与算机进行通信；

所述可视化测量机构包括向耦合致裂产生的造腔内注入填充所述造腔的填充蜡的注蜡机和用于扫描所述填充蜡填充的造腔体积的三维扫描仪，三维扫描仪和注蜡机均与计算机进行通信；

计算机上连接有显示器、用于设定固液耦合态的立方体相似模拟煤岩体中裂隙发育时间的计时器和用于提示实验人员裂隙发育充分的提示器。

上述的耦合致裂造腔体积可视化测试系统，其特征在于：所述声发射传感器的数量为六个，六个所述声发射传感器分别为第一声发射传感器、第二声发射传感器、第三声发射传感器、第四声发射传感器、第五声发射传感器和第六声发射传感器，第一声发射传感器和第二声发射传感器分别安装在所述立方体相似模拟煤岩体底面和前侧面的相交边的两个顶点位置处，第三声发射传感器安装在所述立方体相似模拟煤岩体底面和后侧面的相交边的中点位置处，第四声发射传感器安装在所述立方体相似模拟煤岩体顶面和前侧面的相交边的中点位置处，第五声发射传感器和第六声发射传感器分别安装在所述立方体相似模拟煤岩体顶面和后侧面的相交边的两个顶点位置处。