[發(fā)明專利]一種基于真三軸加載的巖石微波致裂試驗裝置

有效

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• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108678761B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 馮夏庭;盧高明;李元輝;張希巍;姜超;童天揚;龔彥華
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;E21D9/087;E21D9/00;G09B25/02;H05B6/64
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于真三軸加載的巖石微波致裂試驗裝置，其特征在于：包括真三軸加載組件和微波輻射致裂組件；所述真三軸加載組件包括固定式加載框架、移動式加載框架、底座、軌道、滑臺及兩自由度移動架；所述固定式加載框架采用口字型結構，固定式加載框架的中部空間為巖石試樣加載腔；在所述巖石試樣加載腔正上方的固定式加載框架上設置有第一Z向作動器，在巖石試樣加載腔正下方的固定式加載框架上設置有第二Z向作動器，在巖石試樣加載腔左側的固定式加載框架上設置有第一Y向作動器，在巖石試樣加載腔右側的固定式加載框架上設置有第二Y向作動器；所述底座分為前端底座和后端底座，前端底座位于巖石試樣加載腔前方的地面上，后端底座位于巖石試樣加載腔后方的地面上；所述軌道穿過固定式加載框架的巖石試樣加載腔，且軌道與前端底座、固定式加載框架及后端底座同時固裝在一起；所述滑臺通過滑塊設置在巖石試樣加載腔前方的軌道上，在所述前端底座上安裝有X向伺服電機，在滑臺下表面固裝有X向絲母，在X向絲母內穿裝有X向絲杠，X向絲杠與軌道相平行，所述X向伺服電機的電機軸與X向絲杠端部相固連；所述微波輻射致裂組件通過兩自由度移動架安裝在滑臺上；所述移動式加載框架通過滑塊設置在軌道上，移動式加載框架包括前端支撐板、后端支撐板和水平支撐柱，前端支撐板與后端支撐板通過水平支撐柱相固連，在前端支撐板上開設有微波致裂孔，且微波致裂孔的孔徑尺寸小于巖石試樣的加載面尺寸；在所述后端支撐板上設置有X向作動器；所述第一Z向作動器、第二Z向作動器、第一Y向作動器、第二Y向作動器及X向作動器結構相同，且均配置有測力傳感器和位移傳感器，用于測量作動器的載荷值和位移值；所述微波輻射致裂組件設有兩套，一套為微波輻射表面致裂組件，另一套為微波輻射孔內致裂組件；所述微波輻射表面致裂組件包括第一微波發(fā)生器、第一微波功率自適應調控系統(tǒng)、矩形波導管及巖石表面致裂微波聚焦輻射器，第一微波發(fā)生器依次通過第一微波功率自適應調控系統(tǒng)及矩形波導管與巖石表面致裂微波聚焦輻射器相連，通過巖石表面致裂微波聚焦輻射器對巖石試樣進行表面致裂，第一微波功率自適應調控系統(tǒng)用于將第一微波發(fā)生器輸出的微波功率進行阻抗實時匹配；所述微波輻射孔內致裂組件包括第二微波發(fā)生器、第二微波功率自適應調控系統(tǒng)、同軸傳輸線及巖石孔內致裂微波同軸加熱器，第二微波發(fā)生器依次通過第二微波功率自適應調控系統(tǒng)及同軸傳輸線與巖石孔內致裂微波同軸加熱器相連，通過巖石孔內致裂微波同軸加熱器對巖石試樣進行孔內致裂，第二微波功率自適應調控系統(tǒng)用于將第二微波發(fā)生器輸出的微波功率進行阻抗實時匹配。

2.根據權利要求1所述的一種基于真三軸加載的巖石微波致裂試驗裝置，其特征在于：在所述移動式加載框架的前端支撐板的正面安裝有輻射面微波屏蔽網，在前端支撐板的背面安裝有加載面微波屏蔽網，在輻射面微波屏蔽網上設置有微波輻射致裂組件穿裝孔，在加載面微波屏蔽網上設置有作動器剛性壓頭穿裝孔；所述的基于真三軸加載的巖石微波致裂試驗裝置整體設置在一間電磁屏蔽室內，控制臺位于電磁屏蔽室外部。

3.根據權利要求1所述的一種基于真三軸加載的巖石微波致裂試驗裝置，其特征在于：所述兩自由度移動架包括固定座、Y向絲杠、Y向導桿、Y向絲母、Y向伺服電機、移動座、Z向絲杠、Z向導桿、Z向絲母及Z向伺服電機；所述固定座固裝在滑臺上表面，所述Y向絲杠及Y向導桿平行固裝在固定座上，Y向絲杠及Y向導桿水平設置且與軌道相垂直；所述Y向伺服電機固裝在固定座上，Y向伺服電機的電機軸與Y向絲杠的端部相固連；所述Y向絲母安裝在Y向絲杠上，所述移動座固裝在Y向絲母上，在所述Y向導桿上套裝有Y向導向塊，Y向導向塊與移動座相固連；所述Z向絲杠及Z向導桿平行固裝在移動座上，且Z向絲杠及Z向導桿豎直設置且與軌道相垂直；所述Z向伺服電機固裝在移動座上，Z向伺服電機的電機軸與Z向絲杠的端部相固連；所述Z向絲母安裝在Z向絲杠上，在所述Z向導桿上套裝有Z向導向塊，Z向導向塊與Z向絲母相固連，在Z向絲母上固裝有微波輻射致裂組件安裝座。