[发明专利]透明类岩石试件裂隙扩展监测系统及方法

说明书

本发明提出一种透明类岩石试件裂隙扩展监测系统及方法，属于岩石单轴压缩实验技术领域，对试件加载过程的破损过程进行监测。本发明的透明类岩石试件裂隙扩展监测系统及方法，在非接触岩石试件的情况下，通过判断穿过透明类岩石试件在加载状态下的激光强度变化，计算机根据激光强度变化数据形成透明类岩石试件在持续加载状态下的多个设定时间点时的裂隙扩展三维图，用以分析透明类岩石试件在加载状态下的破损起点和裂隙的扩展路径和过程，达到对岩石试件定性分析的目的。

技术领域

本发明涉及岩石单轴压缩实验技术领域，特别是涉及一种透明类岩石试件裂隙扩展监测系统及方法。

背景技术

岩石单轴压缩实验是解决工程实际问题的基础，对于研究岩石的破损极限和过程是处理工程实际问题的关键。工程实际的问题大多通过相似模型进行处理，用以得出相似规律来解决问题。现有研究岩石在加载过程的破损大多为红外检测、声发射、CT扫描等。红外检测是对试件的外表面的观测对于内部变化无法检测；声发射检测受环境噪音等影响较大，对裂纹不能给出详细信息；CT扫描为非连续检测，对岩石的破损只能给出间断性结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明类岩石试件裂隙扩展监测系统及方法，解决目前无法对试件加载过程的破损过程进行监测的技术问题。

本发明提供一种透明类岩石试件裂隙扩展监测系统，透明类岩石试件裂隙扩展监测系统包括岩石单轴加载装置，岩石单轴加载装置的加载座上设置透明类岩石试件，透明类岩石试件的上方为岩石单轴加载装置的加载头；透明类岩石试件裂隙扩展监测系统还包括用于向透明类岩石试件发射激光的激光发射器、用于接收激光发射器发射来激光的激光接收板和用于采集激光强度数据并处理的计算机；岩石单轴加载装置的左右侧方向，一侧布置激光发射器，另一侧布置激光接收板；岩石单轴加载装置的前后侧方向，一侧布置激光发射器，另一侧布置激光接收板；激光发射器发射出的激光方向垂直激光接收板的板面，激光穿过透明类岩石试件；计算机分别信号连接两激光接收板。

进一步的，激光接收板包括基板，基板上均匀布置有多个光敏传感器，计算机信号连接光敏传感器。

进一步的，激光接收板还包括支撑框架，支撑框架内铰接基板，支撑框架上设置有调节螺丝，旋转调节螺丝其末端可压紧或脱离基板。

进一步的，激光发射器包括多个激光发射源，多个激光发射源发射的激光形成激光束，激光束覆盖透明类岩石试件。

进一步的，透明类岩石试件由环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒混合而成。

本发明还提供一种透明类岩石试件裂隙扩展监测方法，应用上述的透明类岩石试件裂隙扩展监测系统，包括以下步骤：

步骤一、在岩石单轴加载装置的加载座上放置透明类岩石试件，在岩石单轴加载装置的左侧、前侧布置激光发射器，右侧、后侧布置激光接收板，将激光接收板连接计算机；

步骤二、将激光发射器的发射端对准透明类岩石试件，启动激光发射器朝透明类岩石试件发射激光，转动激光接收板的基板，使激光方向垂直基板的板面，旋转调节螺丝使其末端压紧基板；

步骤三、左侧的激光发射器向透明类岩石试件发射激光，激光穿过透明类岩石试件后，右侧的激光接收板记录激光强度，前侧的激光发射器向透明类岩石试件发射激光，激光穿过透明类岩石试件后，后侧的激光接收板记录激光强度，计算机经两激光接收板采集透明类岩石试件在未加载状态下的初始激光强度数据；

步骤四、启动岩石单轴加载装置，加载头与加载座对透明类岩石试件施加单轴加载，在加载的同时，左侧的激光发射器持续向透明类岩石试件发射激光，激光穿过透明类岩石试件后，右侧的激光接收板持续记录激光强度，前侧的激光发射器持续向透明类岩石试件发射激光，激光穿过透明类岩石试件后，后侧的激光接收板持续记录激光强度，计算机经两激光接收板持续采集透明类岩石试件在持续加载状态下的激光强度数据；