[發明專利]一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202110203818.3
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113008671B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 姜諳男;蔣浩鵬
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06;G01N29/07
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 杜廣虎;張海燕

本發明公開了一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置，由超聲測試系統、加熱系統、軸壓系統、千斤頂控制系統、壓力恒溫室、傳感器裝置、數據采集處理系統及基礎底座外框架等部分組成。本裝置通過超聲測試系統，能夠測試高溫巖石蠕變試驗過程中聲波波速的變化情況，有助于分析溫度對巖石蠕變過程中波速的影響機制。此外本裝置的使用方法及操作過程簡單，提高了試驗效率，同時能夠模擬巖石在不同溫度和壓力作用下的蠕變試驗，能夠揭示出高溫對巖石蠕變特性的影響程度。

技術領域

本發明涉及巖石蠕變試驗裝置技術領域，具體涉及一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置。

背景技術

自從上世紀60年代以來，關于巖石蠕變的試驗及模型研究逐漸增加。蠕變指在保持恒定應力的條件下，巖石等固體材料的應變隨時間增加而增加的現象。在巖體施工過程中，例如地下隧道塌陷、地下核廢料儲存破壞、礦山巖爆等災害都會存在巖石蠕變變形而導致的破壞。但目前而言，對于隧道發生火災等突發狀況的巖體蠕變特性的相關研究較少。因此，研究高溫與荷載耦合作用下巖石蠕變特性及研究其蠕變過程中聲波的變化規律具有重要意義。

巖石的蠕變破壞通常受溫度環境因素的影響顯著，且受荷載等級的大小與時間因素其周期一般為幾個月甚至更長。目前對于高溫環境作用巖石蠕變過程中聲波變化規律的相關研究較少，且對于高溫巖石蠕變的試驗裝置功能都較為單一。對于高溫巖石蠕變過程中實時測試聲波變化離不開試驗設備的自主創新，目前已有研究涉及到了高溫條件下的試驗設備，例如：公開號：太原理工大學的“一種同時多級加載的高溫三軸巖石蠕變試驗機及使用方法(CN111521493A)”，該裝置可研究溫度和應力耦合情況下巖石的蠕變特性，也解決了現有一臺裝置不能滿足多組蠕變試驗的弊端，但是并不能實現高溫巖石蠕變過程中聲波的測試，因此就不能分析出高溫巖石蠕變對聲波的影響程度。

綜上所述，急需研發一種既能夠實現不同溫度和恒定或循環荷載耦合作用下巖石蠕變的試驗功能，又能夠實現在其蠕變過程中聲波測試功能的裝置。因此基于上述背景，本發明自主研發了一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置與試驗方法，能夠準確高效地研究不同荷載作用下和不同溫度作用下巖石時間-蠕變量的關系及蠕變過程中聲波的變化規律，對于解決深部地下工程問題有重要意義。

發明內容

本發明針對提出了一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置，解決了現有延時蠕變試驗裝置無法實現對巖石試件進行不同溫度和恒定或循環荷載耦合作用下巖石蠕變的試驗功能，又能夠實現在其蠕變過程中聲波測試功能的裝置。

本發明采用的技術手段如下：

一種帶聲波測試的高溫巖石蠕變試驗裝置，包括，

底座外框架；

設置在所述底座外框架上的壓力恒溫室；

設置在所述壓力恒溫室內用于采集置于所述壓力恒溫室內巖石試件的應力變化和溫度信息的應變傳感器和溫度傳感器；

設置在所述壓力恒溫室內用于對所述壓力恒溫室加熱的加熱系統；

設置在所述壓力恒溫室內用于對置于所述壓力恒溫室內的巖石試件軸向加載的軸壓加載系統，所述軸壓加載系統包括設置在所述壓力恒溫室內的傳力柱Ⅰ和傳力柱Ⅱ、與所述傳力柱Ⅱ連接的傳力柱驅動座以及通過所述傳力柱驅動座驅動傳力柱Ⅱ運動的千斤頂系統；

設置在所述軸壓加載系統上用于采集軸向加載的位移數據的位移傳感器；

設置在所述壓力恒溫室內用于對置于所述壓力恒溫室內的巖石試件進行聲波測試的超聲測試系統；

用于采集所述應變傳感器、溫度傳感器以及位移傳感器的信號并進行數據處理的數據采集處理系統。

進一步地，所述超聲測試系統包括分別設置在所述傳力柱Ⅰ和傳力柱Ⅱ內的超聲波探頭Ⅰ和超聲波探頭Ⅱ、與所述超聲波探頭Ⅰ和超聲波探頭Ⅱ連接的超聲控制系統。