[實用新型]一種巖石三軸壓縮超聲實時掃描裝置

有效

• 申請號: 201720156197.7
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN206671077U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 張帆;余煜東;胡維;操旺進;趙建建;胡大偉
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本實用新型涉及一種巖石三軸壓縮時進行超聲波實時掃描的系統，具體涉及利用超聲檢測成像系統實時檢測巖石在三軸壓縮過程中產生的裂隙的一種裝置。

背景技術

隨著放射性核廢料深深層地質處置、礦山資源深部開采、煤與油頁巖的地下氣化、地熱資源開發、煤層瓦斯的安全抽放和綜合利用等重大工程問題，高溫后巖石物理力學特性研究成為了現在巖石領域主流研究方向。巖石經歷高溫以后，受到溫度引起的熱應力的作用會導致巖石結構的熱破裂，進而影響巖石的物理力學特性，使巖石在一定荷載作用下產生大量裂縫，從而影響工程的可靠性。

為了確定這些巖石在工程中所能承載的能力，進行的試驗有很多，主要為通過伺服試驗系統提供軸壓，用油壓來提供圍壓，并且為了模擬實際工程的工作環境，以向試樣內部注射液體提供孔壓，通過工控機來控制加載的荷載量。這種方式可以在室內實驗室建立起巖石試樣在三軸應力作用下的本構模型，但對于裂隙的定位是實驗環節中的盲區。

超聲檢測技術作為一種簡單方便性價比高的測試技術，近年來已在工業材料檢測領域得到廣泛應用，但對于巖石性能研究中的超聲檢測，多發生在測試前后，在巖石三軸壓縮測試過程中，有必要對巖石內部裂縫的產生時機和位置進行檢測分析，從而更好的判斷巖石中裂縫的產生與受壓程度之間的關系。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決在室內實驗室建立起巖石試樣在三軸應力作用下的本構模型中產生的裂縫無法定位問題，提供一種巖石三軸壓縮超聲實時掃描裝置。

解決上述問題的技術方案是：

一種巖石三軸壓縮超聲實時掃描裝置，包括軸向施壓結構、周向施壓結構和超聲掃描結構；所述的軸向施壓結構為電液伺服系統1，所述的周向施壓結構包括一軸向貫通的缸筒9，缸筒9上下端分別由頂蓋3和底蓋14密封，缸筒9與頂蓋3和底蓋14共同組成圍壓室7，所述頂蓋3中部設有活塞2，活塞2上方與電液伺服系統1底部的壓桿連接，活塞2下方連接壓頭4，壓頭4下方依次設有與壓頭4連接的上透水墊板6 和與底蓋14連接的下透水墊板11，所述壓頭4與底蓋14之間套設有橡皮套8，所述壓頭4、上透水墊板6、橡皮套8和下透水墊板11組成測試室10，所述的超聲掃描結構為若干組連接于測試室10外側壁的超聲掃描探頭13。

所述的底蓋14為三段式圓臺結構，其中頂部圓臺周向尺寸與壓頭4尺寸相適應，橡皮套8上下端分別套設在壓頭4和頂部圓臺上后，用上卡箍5和下卡箍12固定密封，形成設置在頂部圓臺上端的測試室10，三段圓臺中的中部圓臺上設有凸櫞，用于固定超聲掃描探頭13，探頭緊密貼合于頂部圓臺和測試室10側壁，三段圓臺中的底部圓臺水平方向和中間圓臺縱向設有相連通的鉆孔，相連通的鉆孔之間形成預留通訊通道15，便于所述探頭的屏蔽信號線穿出，通道開口處在屏蔽信號線穿出后用環氧樹脂密封，防止所述圍壓室內高壓油泄漏。

所述頂蓋3與底蓋14之間外圍通過若干對穿螺栓連接固定。

所述缸筒9的內徑與底蓋14三段式圓臺的中部圓臺周向外徑尺寸一致。

所述的超聲掃描探頭13周向分為三組，三組探頭周向呈120°夾角分布，每組探頭均采用二維陣列探頭，在測試室外不同位置進行掃描陳列發射同時進行陣列接收。

本實用新型具有如下優點：

本實用新型通過將超聲檢測成像系統的探頭置于圍壓室，與測試室合理接觸，能在進行巖石三軸壓縮的過程中，對巖石進行超聲波掃描，實時監測巖石內部裂縫的產生，得到準確的實驗數據，進而為工程提供更為可靠的測試實驗結果，為預防工程因裂隙的產生導致災害事故提供了更可靠的測試方法。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構示意圖；

圖2為本實用新型底蓋俯視結構示意圖；

圖3為本實用新型一種超聲探頭內部結構示意圖；

其中：1-電液伺服系統；2-活塞；3-頂蓋；4-壓頭；5-上卡箍；6-上透水墊板；7-圍壓室；8-橡皮套；9-缸筒；10-測試室；11-下透水墊板；12-下卡箍；13-超聲掃描探頭；14-底蓋；15-預留通訊通道；F-發射陣列；J-接收陣列。

具體實施方式