[发明专利]一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置及方法

权利要求书

1.一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，包括：

侧壁透明的密闭容器，其内部构成用以容纳试样的密闭空间，其上设有湿度传感器；

伺服单轴加载系统，包括用以对试样进行轴向加载的至少部分的设于所述密闭容器内部的顶部压头和刚性底座；

湿度控制仪，其与所述密闭容器通过管路密闭连接，用以控制所述密闭容器内的湿度；

湿度控制系统，与所述湿度传感器和所述湿度控制仪连接；

图像采集装置，其以可绕所述密闭容器旋转的方式设在所述密闭容器的外侧，用以采集所述试样侧面全视角的变形前后的图像；

图像控制分析系统，其与所述图像采集装置连接，用以获取所述图像采集装置传输的图像数据，并基于双目立体视觉原理，还原所述试样表面各点变形前后的三维空间坐标，实现所述试样表面形貌特征信息重构；

通过所述伺服单轴加载系统调节对所述试样施加的不同压力，所述湿度控制系统通过所述湿度传感器和湿度控制仪监控并调节所述密闭容器中的湿度，在试验过程中调节所述图像采集装置绕所述密闭容器的旋转角度，从而得到所述试样各个部位在不同压力、不同湿度下的破坏形态。

2.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述图像控制分析系统利用DIC软件实现对所述试样表面形貌特征信息的重构。

3.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，测试装置还包括数据采集控制系统，所述数据采集控制系统接收所述伺服单轴加载系统、所述湿度传感器和所述图像采集装置传输的数据和/或图像，并对所述伺服单轴加载系统和所述湿度控制仪进行控制。

4.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述图像采集装置包括两台高速摄像机，两台所述高速摄像机相邻设置；所述测试装置还包括与所述高速摄像机保持相同运动状态的光源。

5.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，测试装置还包括以所述密闭容器为中心的环形滑轨，所述三维图像采集装置以可沿所述环形滑轨运动的方式设于所述环形滑轨上。

6.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述三维图像采集装置和所述光源通过滑块固定在所述环形滑轨上，所述环形滑轨固定在旋转底座上，通过所述旋转底座的旋转带动所述环形滑轨的转动。

7.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述图像采集装置固定在旋转底座上，通过所述旋转底座的旋转带动所述图像采集装置的转动。

8.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述旋转底座通过金属连接轴悬挂在所述密闭容器外侧，通过外接电动机控制所述旋转底座的旋转速率，继而带动所述图像采集装置和所述光源转动。

9.根据权利要求1所述的水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，其特征在于，所述密闭容器通过支撑杆件固定在加载平台的底座、通过进气管路和出气管路与湿度控制仪连接，通过所述控制仪实现密闭容器内相对湿度的自动循环精确控制。

10.一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试方法，包括以下步骤：

安装试样，并保证密闭容器的密封性；

调节所述密闭容器的湿度至设定湿度；

对所述试样施加轴向荷载；

高速摄像机以设定速率围绕所述试样转动、并以设定频率对所述试样在加载前和加载过程中分别拍摄对照组图片和试验组图片；

加载试验结束，所述图像控制分析系统接收所述试样的对照组图片和所述试验组图片的数据，利用DIC软件对各所述图片进行分析，实现对试样表面形貌特征信息的重构。