[發明專利]一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201810795399.5
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109187917A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 楊典森;陳衛忠;馬池帥;于洪丹;田洪銘;趙武勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06T7/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱昀

1.一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，包括：

側壁透明的密閉容器，其內部構成用以容納試樣的密閉空間，其上設有濕度傳感器；

伺服單軸加載系統，包括用以對試樣進行軸向加載的至少部分的設于所述密閉容器內部的頂部壓頭和剛性底座；

濕度控制儀，其與所述密閉容器通過管路密閉連接，用以控制所述密閉容器內的濕度；

濕度控制系統，與所述濕度傳感器和所述濕度控制儀連接；

圖像采集裝置，其以可繞所述密閉容器旋轉的方式設在所述密閉容器的外側，用以采集所述試樣側面全視角的變形前后的圖像；

圖像控制分析系統，其與所述圖像采集裝置連接，用以獲取所述圖像采集裝置傳輸的圖像數據，并基于雙目立體視覺原理，還原所述試樣表面各點變形前后的三維空間坐標，實現所述試樣表面形貌特征信息重構；

通過所述伺服單軸加載系統調節對所述試樣施加的不同壓力，所述濕度控制系統通過所述濕度傳感器和濕度控制儀監控并調節所述密閉容器中的濕度，在試驗過程中調節所述圖像采集裝置繞所述密閉容器的旋轉角度，從而得到所述試樣各個部位在不同壓力、不同濕度下的破壞形態。

2.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述圖像控制分析系統利用DIC軟件實現對所述試樣表面形貌特征信息的重構。

3.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，測試裝置還包括數據采集控制系統，所述數據采集控制系統接收所述伺服單軸加載系統、所述濕度傳感器和所述圖像采集裝置傳輸的數據和/或圖像，并對所述伺服單軸加載系統和所述濕度控制儀進行控制。

4.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置包括兩臺高速攝像機，兩臺所述高速攝像機相鄰設置；所述測試裝置還包括與所述高速攝像機保持相同運動狀態的光源。

5.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，測試裝置還包括以所述密閉容器為中心的環形滑軌，所述三維圖像采集裝置以可沿所述環形滑軌運動的方式設于所述環形滑軌上。

6.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述三維圖像采集裝置和所述光源通過滑塊固定在所述環形滑軌上，所述環形滑軌固定在旋轉底座上，通過所述旋轉底座的旋轉帶動所述環形滑軌的轉動。

7.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置固定在旋轉底座上，通過所述旋轉底座的旋轉帶動所述圖像采集裝置的轉動。

8.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述旋轉底座通過金屬連接軸懸掛在所述密閉容器外側，通過外接電動機控制所述旋轉底座的旋轉速率，繼而帶動所述圖像采集裝置和所述光源轉動。

9.根據權利要求1所述的水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，其特征在于，所述密閉容器通過支撐桿件固定在加載平臺的底座、通過進氣管路和出氣管路與濕度控制儀連接，通過所述控制儀實現密閉容器內相對濕度的自動循環精確控制。

10.一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試方法，包括以下步驟：

安裝試樣，并保證密閉容器的密封性；

調節所述密閉容器的濕度至設定濕度；

對所述試樣施加軸向荷載；

高速攝像機以設定速率圍繞所述試樣轉動、并以設定頻率對所述試樣在加載前和加載過程中分別拍攝對照組圖片和試驗組圖片；

加載試驗結束，所述圖像控制分析系統接收所述試樣的對照組圖片和所述試驗組圖片的數據，利用DIC軟件對各所述圖片進行分析，實現對試樣表面形貌特征信息的重構。