[發明專利]一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202110588510.5
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113390965A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 欒輝;吳春陽;崔志平;王海齊;張宇翔;孫銘辰;劉震宇;衣瑛
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22;G01N29/28;G01N29/44
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 許冠忠

一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置及測試方法。本發明用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置包括測試箱，設置在測試箱上的聲波發射器和聲波接收器，與聲波發生器和聲波接收器連接的聲波儀，以及與聲波儀連接的數據處理終端。本發明的裝置主要為室內試驗裝置，亦可在室外對巖樣進行聲波測試后存儲數據，再結合ANSYS建模軟件構建內部結構模型，用于聲波與巖樣結構損傷之間的科研研究。

技術領域

本發明屬于聲波測試技術領域，尤其涉及一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置及測試方法。

背景技術

近年來聲波測試技術在損傷測定中得到了大量的應用，運用聲波測試技術可以很好的辨析巖樣的損傷程度，進而對巖樣的一系列物理力學性質進行分析。超聲波在固體介質中傳播時具有極強的方向性，在固體介質的異種介質中傳播時會發生衰減、散射、波形轉換等特性，利用這些特性，根據波速、波幅、波形等聲學參數變化特征，可以很好的判斷固體介質內部的缺陷特征。

現有針對巖樣內部損傷的測試技術主要為：對巖樣進行單一軸線上的聲波測試，可以通過聲波的傳播特征完成一維的損傷定量分析，該方法存在的缺陷是：僅是對巖樣局部橫或縱方向上的損傷進行定量分析，不能對缺陷特征進行定性分析。亦或是在單一軸線上的聲波測試技術上，將巖樣劃分為多個切面，逐步進行聲波測試，進而對巖樣損傷進行定量分析，試驗過程復雜、耗時長。因此，無論是單一軸線或切面上的聲波測試，都是比較片面的對巖樣損傷進行測定，不僅不能對巖樣進行整體的定量分析，還不能對巖樣內部缺陷特征進行定性分析，且無法呈現巖樣內部缺陷的完整結構特征。

發明內容

本發明的目的是為了呈現巖樣內部損傷結構的三維可視特征，從而對巖樣損傷進行定量和定性分析，據此提供了一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置及測試方法。本發明的裝置主要為室內試驗裝置，亦可在室外對巖樣進行聲波測試后存儲數據，再結合ANSYS建模軟件構建內部結構模型，用于聲波與巖樣結構損傷之間的科研研究。

本發明的技術方案之一為，一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置，包括測試箱，設置在測試箱上的聲波發射器和聲波接收器，與聲波發生器和聲波接收器連接的聲波儀，以及與聲波儀連接的數據處理終端；

所述測試箱為空心圓柱體，上蓋與箱體間設有密封；上蓋密封設置聲波發射器，底板密封設置聲波接收器，測試箱側壁沿縱軸線方向分為兩部分，一半密封鑲嵌有聲波發射器、另一半密封鑲嵌有聲波接收器，并且上蓋與底板的聲波發射器與聲波接收器對稱設置，側壁上的聲波發射器與聲波接收器對稱設置；

所述測試箱上蓋的邊緣設置可密封的排氣孔，測試箱底板邊緣設置耦合介質輸入輸出孔；

所述數據處理終端可顯示波形圖及構建巖樣內部損傷結構模型。

本發明的技術方案之二為，一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置，包括測試箱，底座，設置在測試箱上的聲波發射器和聲波接收器，與聲波發生器和聲波接收器連接的聲波儀，以及與聲波儀連接的數據處理終端；

所述測試箱為球體，上一半球體為上蓋，下一半球體為箱體，箱體位于底座上，上蓋與箱體間設有密封；聲波發射器密封設置于上蓋，聲波接收器密封設置于箱體，并且聲波發射器與聲波接收器對稱設置；

所述測試箱的頂端設置可密封的排氣孔，測試箱的底端設置耦合介質輸入輸出孔；

所述數據處理終端可顯示波形圖及構建巖樣內部損傷結構模型。

進一步的，上述用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置，所述聲波發射器和聲波接收器為均勻布置。

進一步的，上述用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置，聲波發射器和聲波接收器的安裝密度為：個/0.4～0.6cm²。

本發明的技術方案之三為，一種用于巖樣損傷測定的三維聲波測試方法，采用了上述的用于巖樣損傷測定的三維聲波測試裝置，包括如下步驟：