[發明專利]一種可實現在三軸壓力室內采集聲發射信號的耦合裝置

有效

• 申請號: 201310215468.8
• 申請日: 2013-06-01
• 公開（公告）號: CN103323537A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 秦尚林;楊蘭強;陳榮輝;高慧;陳善雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于巖土力學試驗領域，更具體涉及一種可實現在三軸壓力室內采集聲發射信號的耦合裝置。具體來說就是試樣在進行三軸試驗過程中產生的聲發射信號可以通過直接粘貼在試樣乳膠膜表面的聲發射傳感器接收，達到聲發射信號實時監測的目的。本發明適用于粗粒土、鈣質砂、巖石等材料的顆粒破碎、微裂紋擴展等性質方面的研究。為研究認識土的顆粒破碎、巖石的裂紋擴展現象提供了技術支撐。?

背景技術

三軸儀是巖土力學研究最常規最重要的實驗設備之一。三軸試驗是測定土的抗剪強度、應力應變關系的一種試驗。試驗中，一般采用4～5個圓柱體試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（即小主應力σ₃下），施加軸向應力σ₁，此時產生的主應力差為（σ₁-σ₃），在不同主應力差（σ₁-σ₃）下測定試樣軸向應變ε₁及體應變ε_v，直至將試樣剪切至破壞，求得土樣抗剪強度、應力應變關系和數值模擬分析模型參數。?

由于粗粒土在剪切過程中會發生顆粒破碎現象，目前測得顆粒破碎的技術手段還主要是通過試樣試驗前后顆分試驗獲取。由于顆粒破碎的時候會釋放能量產生瞬態彈性波，這種產生的瞬態彈性波現象稱為聲發射(Acoustic?Emission，簡稱AE)，有時也稱為應力波發射。為了能夠獲得三軸試驗過程中產生的真實聲發射信號，必須首先找到一種結構簡單，易于操作，性能穩定的裝置，可將聲發射測試技術應用于三軸儀中。只有獲得了高保真的顆粒破碎的聲發射信號，其他研究工作才成為可能。?

目前聲發射技術主要應用于金屬材料的無損檢測中。而巖土材料，特別是土介質材料方面的聲發射研究還處在初步探索階段。?

中國科學院武漢巖土力學研究所曾采用聲發射技術監測鈣質砂的常規三軸試驗，他們采用的是將聲發射傳感器粘貼在三軸壓力室的外面，試樣壓縮、剪切試驗過程中產生的聲發射信號需要經過圍壓水、壓力室等介質才能被聲發射傳感器接收。對于大型三軸試驗來說，由于壓力室大，壓力室缸壁厚，如果將聲發射傳感器粘貼在三軸壓力室的外面，聲發射信號能量損失將更嚴重。由于顆粒破碎產生的聲發射信號非常弱，大量的信號衰減將造成接收到的聲發射信號失真。因此為了避免信號的衰減，保證采集的聲發射信號的真實性，把聲發射傳感器直接粘貼在試樣的表面，是非常有意義的。?

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明的目的是在于提供了一種可實現聲發射傳感器在壓力室內監測三軸試驗過程中聲發射信號的耦合裝置，解決的技術問題是：實現了聲發射傳感器直接粘貼在試樣的表面，保證了采集的聲發射信號的真實性；同時可以防止高圍壓水的滲出，進而不影響三軸試驗的正常進行；方便拆卸，不影響三軸儀的正常使用功能。從而實現聲發射傳感器能夠直接監測到土樣在固結、剪切過程中產生的聲發射信號的目的。本發明結構簡單，操作方便，可以實時監測巖土材料的常規三軸壓縮、剪切過程中由于顆粒破碎、微裂紋擴展產生的聲發射信號。對原有的三軸儀改裝范圍較小，可方便拆卸，而不影響三軸儀的其他功能使用。該裝置可滿足圍壓高達1MPa的圍壓環境中長時間進行聲發射監測工作，可滿足大部分土的常規靜、動三軸試驗的需求，尤其是粗粒土、粗粒料、堆石料的大型常規靜、動三軸聲發射試驗研究，也可滿足部分巖石的常規三軸聲發射試驗研究。?

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施：?