[发明专利]一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置及测试方法

说明书

一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置及测试方法。本发明用于岩样损伤测定的三维声波测试装置包括测试箱，设置在测试箱上的声波发射器和声波接收器，与声波发生器和声波接收器连接的声波仪，以及与声波仪连接的数据处理终端。本发明的装置主要为室内试验装置，亦可在室外对岩样进行声波测试后存储数据，再结合ANSYS建模软件构建内部结构模型，用于声波与岩样结构损伤之间的科研研究。

技术领域

本发明属于声波测试技术领域，尤其涉及一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置及测试方法。

背景技术

近年来声波测试技术在损伤测定中得到了大量的应用，运用声波测试技术可以很好的辨析岩样的损伤程度，进而对岩样的一系列物理力学性质进行分析。超声波在固体介质中传播时具有极强的方向性，在固体介质的异种介质中传播时会发生衰减、散射、波形转换等特性，利用这些特性，根据波速、波幅、波形等声学参数变化特征，可以很好的判断固体介质内部的缺陷特征。

现有针对岩样内部损伤的测试技术主要为：对岩样进行单一轴线上的声波测试，可以通过声波的传播特征完成一维的损伤定量分析，该方法存在的缺陷是：仅是对岩样局部横或纵方向上的损伤进行定量分析，不能对缺陷特征进行定性分析。亦或是在单一轴线上的声波测试技术上，将岩样划分为多个切面，逐步进行声波测试，进而对岩样损伤进行定量分析，试验过程复杂、耗时长。因此，无论是单一轴线或切面上的声波测试，都是比较片面的对岩样损伤进行测定，不仅不能对岩样进行整体的定量分析，还不能对岩样内部缺陷特征进行定性分析，且无法呈现岩样内部缺陷的完整结构特征。

发明内容

本发明的目的是为了呈现岩样内部损伤结构的三维可视特征，从而对岩样损伤进行定量和定性分析，据此提供了一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置及测试方法。本发明的装置主要为室内试验装置，亦可在室外对岩样进行声波测试后存储数据，再结合ANSYS建模软件构建内部结构模型，用于声波与岩样结构损伤之间的科研研究。

本发明的技术方案之一为，一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置，包括测试箱，设置在测试箱上的声波发射器和声波接收器，与声波发生器和声波接收器连接的声波仪，以及与声波仪连接的数据处理终端；

所述测试箱为空心圆柱体，上盖与箱体间设有密封；上盖密封设置声波发射器，底板密封设置声波接收器，测试箱侧壁沿纵轴线方向分为两部分，一半密封镶嵌有声波发射器、另一半密封镶嵌有声波接收器，并且上盖与底板的声波发射器与声波接收器对称设置，侧壁上的声波发射器与声波接收器对称设置；

所述测试箱上盖的边缘设置可密封的排气孔，测试箱底板边缘设置耦合介质输入输出孔；

所述数据处理终端可显示波形图及构建岩样内部损伤结构模型。

本发明的技术方案之二为，一种用于岩样损伤测定的三维声波测试装置，包括测试箱，底座，设置在测试箱上的声波发射器和声波接收器，与声波发生器和声波接收器连接的声波仪，以及与声波仪连接的数据处理终端；

所述测试箱为球体，上一半球体为上盖，下一半球体为箱体，箱体位于底座上，上盖与箱体间设有密封；声波发射器密封设置于上盖，声波接收器密封设置于箱体，并且声波发射器与声波接收器对称设置；

所述测试箱的顶端设置可密封的排气孔，测试箱的底端设置耦合介质输入输出孔；

所述数据处理终端可显示波形图及构建岩样内部损伤结构模型。

进一步的，上述用于岩样损伤测定的三维声波测试装置，所述声波发射器和声波接收器为均匀布置。

进一步的，上述用于岩样损伤测定的三维声波测试装置，声波发射器和声波接收器的安装密度为：个/0.4～0.6cm²。

本发明的技术方案之三为，一种用于岩样损伤测定的三维声波测试方法，采用了上述的用于岩样损伤测定的三维声波测试装置，包括如下步骤：