[發明專利]一種巖石多元信息采集系統及試驗方法

在審

• 申請號: 201810155329.3
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN108398331A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 楊為民;王文揚;管清正;卜澤華;黃鑫;許振浩;林鵬;潘東東;劉蓓蕾
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開一種巖石多元信息采集系統及試驗方法，包括加載機構、監測機構和防護裝置。加載機構包括控制器、基座、壓力框和加荷錐頭；監測機構包括壓力傳感器、位移傳感器、攝像機、CT掃描裝置和聲發射傳感器，傳感器接收到的數據會自動實時傳輸到PC端進行數據的分析與處理，壓力傳感器和位移傳感器會自動記錄加載時巖石試樣的變形和受力；CT掃描裝置會自動掃描巖石試樣裂隙的產生和擴展；聲發射傳感器自動接收聲發射信號，用于確定巖石先前受到的最大應力；防護裝置設置于加載機構外圍，起保護作用。本發明自動加載及自動停止加載，測量精度高，能夠采集多方面信息，分析巖石試樣裂隙生成和擴展，并能實現實時數據記錄分析和可視化。

技術領域

本發明涉及一種巖石信息采集裝置，具體涉及一種巖石多元信息采集系統數據處理方法。

背景技術

在巖石力學的研究中，很多需要采集巖石的各種物理參數信息，比如說單軸飽和抗壓強度、變形模量等。但目前來說，這些信息的采集均或多或少地存在一些困難，以直接測定巖石單軸飽和抗壓強度的試驗方法為例，現行的測定方法存在數據準確性不高、試驗的便捷性較差、試驗過程較為復雜、試驗過程可能會出現巖屑崩出傷人的安全隱患等問題。

在對巖石試樣單軸飽和抗壓強度的間接測定中，可利用點荷載試驗，測得巖石試樣的點荷載強度，再利用巖石點荷載強度和單軸飽和抗壓強度之間的換算方法及轉換公式，較方便地求得巖石試樣的單軸飽和抗壓強度。

但目前的點荷載試驗方法也存在著一些弊端。首先，現有的點荷載試驗儀幾乎均為搖式油泵手動加載，難以控制加荷速率，測得的破壞時的最大荷載并不一定準確；并且，現有的點荷載試驗儀需要手動計算點荷載強度，存在不便；此外，在點荷載試驗過程中，某些堅硬巖石在壓力作用下可能會飛出碎屑傷人，也會存在安全隱患。

目前巖石力學研究方向中，對巖石斷裂和損傷及巖體初始應力等方面的研究課題也需要研究巖石試樣在加載破裂過程中的性質。而現有的試驗裝置能夠測量的巖石試樣的信息太少，無法觀察和分析巖石試樣在點荷載下的裂隙生成和擴展過程，更無法在PC上實時記錄和分析數據，數據的可視化程度低。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種合理方便的全新設備和方法，能夠實現點荷載試驗恒定速率自動加載，便捷準確地得到所需要材料的強度值，并能夠保障試驗過程的安全，而且可以集成多種測試方法和技術采集巖石試樣的多方面信息，能夠了解其在加載過程中裂隙的生成擴展，并能夠在PC端實現實時數據記錄分析和可視化；

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

一種巖石多元信息采集系統，包括加載機構、監測機構和防護裝置，所述的加載機構用于對巖石試樣施加點荷載；

所述的監測機構用于監測試樣的受力、裂隙生成和擴展，并能將信息傳輸到PC端實時記錄和分析數據；

所述的防護裝置設置于加載機構外圍，起防護作用。

進一步的，所述加載機構包括基座、壓力框、驅動裝置、上加荷錐頭、下加荷錐頭和控制器，所述壓力框固定在基座上，壓力框的頂部設有一個向下加載的上加荷錐頭，在壓力框的底部設有一個與所述的上加荷錐頭相對的一個下加荷錐頭；所述的上加荷錐頭在驅動裝置的驅動下能向下運動，所述的驅動裝置由所述的控制器控制。

進一步的，所述基座底部有防滑墊，壓力框通過四個緊固螺栓固定在基座上。