[發(fā)明專利]THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011255385.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112268813B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王開;岳少飛;張小強(qiáng);閆建兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 北京惠科金知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11981
• 代理人: 袁曉哲

1.THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，包括軸向伺服加載系統(tǒng)、三軸壓力室及主測(cè)試系統(tǒng)、圍壓跟蹤系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；其特征在于，所述三軸壓力室及主測(cè)試系統(tǒng)的三軸壓力室(9)外部設(shè)置有水浴槽，所述溫度控制系統(tǒng)與水浴槽相連接；三軸壓力室(9)通過管路與圍壓跟蹤泵(16)相連接，通過圍壓跟蹤泵(16)對(duì)三軸壓力室(9)內(nèi)的試件(13)施加孔隙水壓；所述三軸壓力室(9)采用自平衡結(jié)構(gòu)，自平衡壓力室布置于三軸壓力室(9)的上堵頭內(nèi)，所述自平衡壓力室由釜體上堵頭(8)、軸向平衡活塞(8a)、釜體上堵頭壓蓋(8b)、軸壓平衡通道(8c)組成；釜體上堵頭(8)封堵在三軸壓力室(9)頂部開口處，軸壓平衡通道(8c)設(shè)置在釜體上堵頭(8)內(nèi)，軸向平衡活塞(8a)設(shè)置在軸壓平衡通道(8c)內(nèi)并深入三軸壓力室(9)內(nèi)；所述三軸壓力室(9)為圓柱型結(jié)構(gòu)，三軸壓力室(9)的中部圓周均勻布置8個(gè)徑向位移傳感器(11)，通過徑向位移傳感器(11)測(cè)量試件(13)水平軸向相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的徑向變形；所述三軸壓力室(9)的底部設(shè)置有通道，所述通道用于監(jiān)測(cè)試件(13)的損傷變形；所述軸向伺服加載系統(tǒng)為電液伺服加載控制；

1)安裝試樣并裝配三軸壓力室(9)，采用恒位移目標(biāo)力加載方式進(jìn)行預(yù)加載，使試件(13)與軸向伺服加載系統(tǒng)完全接觸；

2)三軸壓力室(9)內(nèi)充滿水并通過圍壓跟蹤泵(16)對(duì)試件(13)施加孔隙水壓，使三軸壓力室(9)內(nèi)圍壓和溫度恒定；三軸壓力室(9)的中部圓周均勻布置8個(gè)徑向位移傳感器(11)，通過試件的直徑d的變化計(jì)算得出試件的徑向應(yīng)變?chǔ)?Sub>d；具體為通過徑向位移傳感器(11)獲得8個(gè)徑向變形：Δd₁～Δd₈；8個(gè)徑向變形數(shù)據(jù)兩兩對(duì)應(yīng)，共計(jì)4對(duì)徑向變形數(shù)據(jù)Δd₁+Δd₅、Δd₂+Δd₆、Δd₃+Δd₇、Δd₄+Δd₈；計(jì)算試件的徑向應(yīng)變?chǔ)?Sub>d＝(Δd₁+Δd₂+…+Δd₈)/4d；

3)通過數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)置加載參數(shù)，并通過設(shè)置多個(gè)位移加載速率實(shí)現(xiàn)軸向多等級(jí)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)加載。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述徑向位移傳感器(11)的傳感器探頭(14)長度可調(diào)節(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述通道內(nèi)設(shè)置有聲發(fā)射監(jiān)測(cè)裝置或應(yīng)變片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述軸向伺服加載系統(tǒng)由加載油缸、伺服油源系統(tǒng)、軸向力傳感器、電液伺服閥、控制器組成，控制器接收軸向力傳感器的反饋信號(hào)后控制軸向加載速率與幅度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，三軸壓力室(9)內(nèi)圍壓的壓力范圍0～20MPa。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，通過軸向伺服加載系統(tǒng)內(nèi)的軸向力傳感器的讀數(shù)ε_l和試件高度l計(jì)算試件的軸向應(yīng)變?chǔ)?Sub>l＝Δl/l；通過應(yīng)變率和試件高度計(jì)算試驗(yàn)所需的軸向加載速率，其中試件高度l、軸向應(yīng)變率ε、軸向加載速率v之間的關(guān)系為：v＝ε×l。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的THMC耦合煤巖體三軸流變?cè)囼?yàn)多參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)對(duì)三軸壓力室(9)進(jìn)行恒溫控制，溫度控制范圍5～80℃。