[發明專利]一種破碎巖體試驗用試樣內部檢測單元及使用方法

在審

• 申請號: 202010025848.5
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111141606A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 倪曉燕;龔鵬;劉衡;馮宇;吳鵬;田計宏;李勇
• 申請（專利權）人: 江蘇建筑職業技術學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/32;G01N15/08;G01N33/24
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發明公開了一種破碎巖體試驗用試樣內部檢測單元及使用方法，試樣內部檢測單元包括設置在破碎巖體試驗系統的壓力室單元的內筒內的多個非接觸式動態固液分離傳感裝置和設置在破碎巖體試驗系統的壓力室單元的內筒壁上的磁場定位部件；非接觸式動態固液分離傳感裝置包括支撐固定骨架、固液分離剛性隔離網、電子陀螺儀、試樣水壓傳感器、空間電磁定位傳感器、數據同步集成處理電控機構、空間三向應力傳感器、應力測試解調器；磁場定位部件包括上磁場定位部件和下磁場定位部件。本發明能夠在對破碎巖體內部實現測量的前提下實現監測數據的準確性和全面性，能夠為破碎巖體試驗提供更準確的試驗數據，特別適用于破碎巖體試驗。

技術領域

本發明涉及一種檢測單元及使用方法，具體是一種適用于破碎巖體試驗的試樣內部檢測單元及使用方法，屬于巖土工程試驗技術及裝備領域。

背景技術

地下資源開采過程中，采空區上覆巖層在礦山壓力作用下會產生劇烈的運動，導致頂板斷裂和垮落，會對地下水系統造成破壞，破碎巖體穩定后會在上部巖層載荷的作用下逐漸壓實，垮落破碎巖體的滲透性也發生顯著變化，水在破碎巖體的滲流過程中，往往伴隨不同粒徑水平顆粒的流失，引起破碎巖體內部顆粒的重排和壓實特性的改變，最終導致地表的沉陷變化。在現階段“綠色采礦”和“科學采礦”的理念指導下，固體充填開采技術取得了重要發展，用于充填的破碎巖體或膠結破碎巖體對控制地表變形和保護含水層具有重要作用。因此，垮落和充填的破碎巖體壓實過程中的滲透性對地下水系統的保護具有重要影響。

然而，在上部巖層的垮落沖擊、工程機械的振動擾動、充填設備的周期性推壓夯實等動載荷的影響下，垮落后的破碎巖體的變形、破裂和滲透等力學行為變得更加復雜。在這一背景下，許多關鍵科學問題的研究工作亟待開展，如：沖擊擾動對破碎巖體重排效果的影響、周期振動壓實對破碎巖體密實度的影響、復雜原位工程擾動對破碎巖體滲透性的影響等。由于破碎巖體的非均質性、結構及表面形狀的多樣性、隨機性，且研究涉及顆粒運動、破裂、損傷、滲透等多種復雜問題，采用理論和數值模擬的研究手段具有顯著局限性，實驗室試驗是該領域研究的主要研究手段之一。

如何在破碎巖體試驗過程中對破碎巖體內部實現準確測量是影響試驗數據準確性的關鍵。但是現有的針對破碎巖體的試驗裝置通常簡單使用萬能試驗機進行試驗，設備適應性差，無法同時對破碎巖體進行壓實、滲透、動力的耦合試驗。而現有的針對破碎巖體的試驗方法通常是將簡化后的沖擊動載施加到巖體試樣，一方面，動載荷的控制和施加不精確、且載荷形式簡單，無法將現場測試得到的真實復雜的振動、沖擊等動載信號在實驗室精確地施加到破碎巖體，無法反映實際情況，進而導致實驗結果與實際偏差較大；另一方面，對破碎巖體試驗的監測結果大多是進出口液體壓力、流量、試驗機靜載力、位移、不控制粒徑的顆粒流失質量等，而無法對決定破碎巖體滲流特性的顆粒破裂分形特征、筒壁表面滲流路徑、壓力室內部滲透壓力分布、控制最大粒徑的顆粒流失質量、壓力室筒壁側壓力和振動特性等重要參數進行監測。

因此，研制一種適用于破碎巖體試驗的、能夠對破碎巖體內部實現準確測量的試樣內部檢測單元，以使破碎巖體試驗實現監測數據準確、全面，對推動綠色保水采礦技術領域的研究有重要作用，具有重要的實用價值。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種破碎巖體試驗用試樣內部檢測單元及使用方法，能夠在對破碎巖體內部實現測量的前提下實現監測數據的準確性和全面性，能夠為破碎巖體試驗提供更準確的試驗數據，特別適用于破碎巖體試驗。

為實現上述目的，本破碎巖體試驗用試樣內部檢測單元包括設置在破碎巖體試驗系統的壓力室單元的內筒內的多個非接觸式動態固液分離傳感裝置和設置在破碎巖體試驗系統的壓力室單元的內筒壁上的磁場定位部件；