[實用新型]工業CT機配套便攜式巖土力學實時加載試驗裝置

有效

• 申請號: 201822150413.4
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN209513432U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王宇;李長洪;肖永剛;侯志強;喬趨;王華建;霍文靜
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供一種工業CT機配套便攜式巖土力學實時加載試驗裝置，屬于巖土力學試驗技術領域。包括軸壓系統、圍壓系統和物理量測量系統，軸壓系統包括剛性立柱、上橫梁、下橫梁、連接螺母、活塞、剛性傳力桿和數據導線，圍壓系統包括壓力室、加壓產生管、試樣排水管、加壓排氣管、透水石、充油管、增加器、油箱、儲水箱、油管閥門、加壓口閥門、儲水箱閥門和排氣口閥門，物理量測量系統包括壓力傳感器、荷載控制器、位移傳感器和數據導線。這三個系統置于CT轉臺上，由射線源發出X射線，穿透壓力室筒壁和試樣，被探測器接收，傳輸到計算機進行試樣精細圖像的重構。該裝置解決了巖土體試樣在加載變形過程中內部結構形態的可視化和數字化表征問題。

技術領域

本實用新型涉及巖土力學試驗技術領域，特別是指一種工業CT機配套便攜式巖土力學實時加載試驗裝置。

背景技術

室內三軸試驗是研究巖土體在應力作用下變形破壞機制的最佳手段，通過布置在試驗機上的多種傳感器來獲取反映試樣宏觀力學性質的應力應變響應，但卻無法獲知試樣內部的變形破裂機制。針對三軸試驗機的缺陷，前人先后用電子顯微鏡、聲發射和X射線CT三種方法應用于巖土測試當中。然而，掃描電子顯微鏡受礦物顆粒效應影響明顯，只能實時觀測到試樣表面的變形情況，并且要求測試的試樣較小(最大尺寸5cm)，不具有代表性；聲發射技術主要通過記錄巖石局部應力集中區能量快速釋放而產生的瞬態彈性波來反演試樣的破裂機制，但是聲發射頻率、震幅等指標與試樣破裂過程中裂紋的特征參數難以建立關系，且測試過程受外界噪聲干擾影響大，反演過程多具有不確定性。

計算機斷層成像技術(CT)能對被檢測體斷層中某些特性進行定量研究，由于可以進行多層掃描且具有無損檢測等優點而受到國內外巖土界的重視。傳統的CT加載裝置多平置于醫用CT機內進行掃描試驗，然而醫用X射線CT機射線能量小(80～140Kev)，不能對大尺度的巖土試樣進行精細掃描，并且在裂紋的動態演化識別方面也面臨很大的困難。加外，傳統的醫用CT配套加載設備多采用合金鋁材制作三軸壓力室，合金鋁材料對X射線的吸收較強，加之醫用CT所用X射線的穿透力弱、分辨率低等不足，導致獲得試樣加載過程中的裂紋演化發展規律變得十分困難。伴隨著工業CT以及高能加速器CT的成功研制，巖土體在力場作用下內部破裂演化的精細掃描成為可能，研制專門的試樣三軸加載裝置，進行試樣測試過程中的邊加載邊掃描是認識地質體復雜應力條件下變形破裂的重點，因此研制高能量工業CT機配套的巖土力學加載裝置是試驗成功的關鍵。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種工業CT機配套便攜式巖土力學實時加載試驗裝置。

該裝置包括軸壓系統、圍壓系統和物理量測量系統，

軸壓系統包括剛性立柱、上橫梁、下橫梁、立柱螺母、活塞、剛性傳力桿和數據導線，剛性立柱與上橫梁和下橫梁通過立柱螺母進行固定，活塞經由壓力傳感器和剛性傳力桿相連，剛性傳力桿將荷載作用于位移傳感器進而對試樣加壓；

圍壓系統包括壓力室、加壓產生管、試樣排水管、加壓排氣管、透水石、充油管、增加器、油箱、儲水箱、油管閥門、加壓口閥門、儲水箱閥門和排氣口閥門，壓力室外部為壓力室筒壁，加壓產生管、充油管穿過壓力室頂板部進入壓力室內，試樣排水管、加壓排氣管穿過壓力室底部進入壓力室內，壓力室頂部與下橫梁通過下橫梁螺桿連接，并配以下橫梁螺母固定，壓力室底部和水平底板由底板螺桿連接，并配以底板螺母固定，壓力室頂部和下橫梁由上無氧銅密封圈相連密閉，壓力室底部和水平底板由下無氧銅密封圈相連密閉，試樣下部設置透水石，透水石置于墊塊上，加壓產生管連接增壓器，加壓產生管和增壓器之間設置加壓口閥門，充油管連接油箱，充油管和油箱之間設置油管閥門，試樣排水管連接儲水箱，試樣排水管和儲水箱之間設置儲水箱閥門，加壓排氣管上設置排氣口閥門；

物理量測量系統包括壓力傳感器、荷載控制器、位移傳感器和數據導線，應力傳感器和位移傳感器的數據分別由荷載控制器和位移控制器記錄，位移傳感器由數據導線穿過剛性傳力桿，放置于下橫梁上。