[实用新型]一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置

说明书

本实用新型提供一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，属于岩石破裂测试技术领域。该装置包括荷载施加模块、位移监测模块、荷载超声波监测模块和声发射监测与定位模块，荷载施加模块包括刚性垫块和三轴电液伺服试验机，位移监测模块包括纵向引伸计上夹具、纵向引伸计下夹具、引伸计螺旋丝、引伸计螺旋丝套筒、径向引伸计圆形箍圈和微型螺丝钉，荷载超声波监测模块包括超声波探头和凹形超声波探头，声发射监测与定位模块包括声发射传感器和声发射夹持装置。该装置采用声波仪和六个超声波探头对岩石试件进行实时超声波测试，采用声发射采集仪和八个声发射探头获取岩石声发射损伤参数，具有较高的实验室指导意义。

技术领域

本实用新型涉及岩石破裂测试技术领域，特别是指一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置。

背景技术

随着社会与经济发展需求的日益增长和矿山工程技术体系的进步和完善，资源开采不断地在向深部发展，深部高地应力对岩石的损伤越来越严重，获取高应力条件下的力学和声学参数信息则显得尤为重要。现实中原位实时获取扰动应力条件下的力学和声学信息较为困难，需要借助室内测试封样装置获取近似原位应力场下的岩石损伤力学与声学信息，实现对深部高应力条件下资源开采与地下工程进行统一的、三维的、系统的多元研究，以揭示其中一系列基本科学问题，构筑我国在深部高应力条件下资源开采的相关的基础理论和地下工程技术体系。

在室内常规试验中，常需获取岩石的力学与声学参数信息，而在室内三轴压缩试验中，这些信息却不易实时采集得到，尤其在压力机加载过程中，很难一体性实时记录岩石的三轴抗压强度、围压，轴向应变、径向应变，声波波速，声发射(AE)损伤信息等。以往求取岩石的单轴抗压强度、轴向应变、径向应变，是通过普通的岩石刚性伺服试验机对岩石加载，在岩石表面安装LVDT位移传感器或粘贴电阻应变片的方法来求得；以往求取岩石的声波波速信息，是通过对未受载岩石进行超声波测试的方法来求得岩石纵波、横波声学信息，而对受载岩石实时超声波测试则研究较少；以往求取岩石的声发射(AE)损伤信息，是通过在试验机垫块底座或岩石表面安装一个或几个声发射探头的方法来求得，较难获得岩石的声发射定位信息。

在室内实践中，限于技术水平、复杂程度、使用频率及价格等原因，相对来说，三轴压缩试验等试验仪器应用较为普遍，而超声波垫块和声发射探头的安装方法则应用较少，所以需要集成一体化采集受载岩石的力学、声学和声发射参数信息，以获取近似地下高应力场岩石损伤破坏信息，为岩体的强度稳定性分析提供试验指标与依据。基于此种需求，急于研制基于常规岩石三轴压缩试验机的主、被动实时声波测试封样装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，对岩石进行室内三轴压缩试验，在获取岩石力学参数特性(轴向、径向应变变形和破坏强度)的基础上，采用声波仪对岩石试件进行声波测试，监测得到岩石损伤裂化过程中岩石的轴向和径向超声波波速的变化规律，以及采用声发射采集仪获取岩石声发射损伤参数，实现实时分析岩石在受荷全过程的声波数据和实现所有声发射事件的定位信息。

该装置包括荷载施加模块、位移监测模块、荷载超声波监测模块和声发射监测与定位模块，岩石试样置于整个装置中心；

荷载施加模块包括刚性垫块和三轴电液伺服试验机，三轴电液伺服试验机提供的轴向压力直接作用在刚性垫块上，三轴电液伺服试验机提供的围压直接作用在岩石试样上，刚性垫块上设置数据线套筒；

位移监测模块包括轴向位移监测部分和径向位移监测部分，轴向位移监测部分包括引伸计螺旋丝和引伸计螺旋丝套筒，引伸计螺旋丝和引伸计螺旋丝套筒依附在纵向引伸计上夹具和纵向引伸计下夹具上，纵向引伸计上夹具和纵向引伸计下夹具两端分别有一个引伸计螺旋丝和一个引伸计螺旋丝套筒；径向位移监测部分包括径向引伸计圆形箍圈和四个微型螺丝钉，四个微型螺丝钉分别紧扣于径向引伸计圆形箍圈的4个脚腿上的螺丝孔中，四个微型螺丝钉均匀依附于岩石试样中间腰线上；