[发明专利]岩石真三轴试验系统及其全场应变监测装置与监测方法

说明书

本发明公开了一种岩石真三轴试验系统及其全场应变监测装置与监测方法，该岩石真三轴全场应变监测装置，包括设置在岩石真三轴试验机的各块透明加载板内的平面镜以及设置于所述透明加载板的外侧的应变监测相机，所述平面镜的反射光路与入射光路呈90度夹角，所述应变监测相机设置在所述平面镜的反射光路上，岩石试样位于所述平面镜的入射光路上。本发明通过在岩石真三轴试验系统的透明加载板内设置平面镜，利用光的反射原理实现岩石试样各面在加载过程中的全场应变监测。

技术领域

本发明属于岩石测试技术领域，尤其涉及一种岩石真三轴试验系统及其全场应变监测装置与监测方法。

背景技术

岩石变形破裂的宏观现象背后隐藏着其细观机理，即在细观尺度上裂纹的萌生、扩展、贯通至破坏的演化过程，从细观层次探明裂纹的演化规律具有重要的理论意义和应用价值。

目前，大多采用工业CT机或超声相控阵列实时成像系统配合岩石真三轴实验机进行三轴压缩试验，观察岩石破坏过程中内部裂纹扩展演化过程，一定程度上实现了岩石破坏过程中细观结构的实时观察和分析。

CN105181471A公开了一种带CT实时扫描系统的岩石真三轴试验系统及方法，该装置解决了X射线无法穿透传统真三轴试验机的难题，实现了岩石破坏过程中细观结构的实时观察和分析。但该专利采用CT实时扫描系统，一方面设备成本较高，另一方面对试验人员的身体健康也有影响。

CN107884278A公开了一种带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验方法，试样接收到声波信号后产生回波信号,并将回波信号传递给超声相控阵换能器，超声相控阵换能器将接收到的回波信号转化为电信号，上位机接收传递的电信号，并转化成图像，具有信噪比好、分辨率高、使用方便的优点。但该专利依然存在试验成本高的问题。

综上，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩石真三轴试验系统及其全场应变监测装置与监测方法，该监测装置通过在岩石真三轴试验系统的透明加载板内设置平面镜，利用光的反射原理实现岩石试样各面在加载过程中的全场应变监测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

岩石真三轴全场应变监测装置，包括设置在岩石真三轴试验机的各块透明加载板内的平面镜以及对应设置于各块所述透明加载板外侧的应变监测相机，所述平面镜的反射光路与入射光路呈90度夹角，所述应变监测相机设置在相对应的所述平面镜的反射光路上，岩石试样位于所述平面镜的入射光路上。

各块透明加载板之间围成用于装载岩石试样的加载腔。

具体的，所述透明加载板的侧部设有透明监测窗，所述平面镜的反射光经所述透明监测窗射入所述应变监测相机。

具体的，所述透明监测窗的端部上位于所述应变监测相机的外侧均布有LED光源。

具体的，所述应变监测相机与多通道数字图像同步采集器电性连接，所述多通道数字图像同步采集器与工控机电性连接。

具体的，所述透明加载板朝向所述岩石试样的一端加工形成有四棱台状加载头，所述平面镜在所述四棱台状加载头的加载面所在平面上的投影覆盖所述加载面；

其中，所述加载面是指所述四棱台状加载头与所述岩石试样相接触的端面。

具体的，所述透明加载板背离所述岩石试样的一端设有镶嵌凹槽，所述平面镜匹配镶嵌固定在所述镶嵌凹槽中。

具体的，所述镶嵌凹槽中设有将所述平面镜压紧的反力充填楔。

本发明还提供一种岩石真三轴试验系统，包括上述岩石真三轴全场应变监测装置。