[发明专利]温-压耦合作用下的岩石损伤监测系统

说明书

本发明涉及岩石力学领域，公开了一种温‑压耦合作用下的岩石损伤监测系统，包括高温炉、固定机构、液压油缸、压力传感器、声发射传感器和直线位移传感器；固定机构包括耐高温固定杆和耐高温传压杆；压力传感器与活塞杆连接以监测岩石受到的轴向力，波导杆与岩石抵触，声发射传感器与波导杆连接以监测岩石破裂时发出的声信号，直线位移传感器固定在波导杆或框架上，以测量岩石破裂时的轴向位移；耐高温传压杆套设在波导杆上，液压加载系统与液压油缸相连以控制液压油缸的工作。该监测系统能够测定岩石在温‑压耦合作用下的力学特性参数和岩石破裂过程中产生的弹性波信号，以便对岩石在温‑压耦合作用下的内部损伤进行评价。

技术领域

本发明涉及岩石力学领域，具体地，涉及一种温-压耦合作用下的岩石损伤监测系统。

背景技术

深部矿产资源的开采、岩体地热资源的开发及高放射性核废料的储存等工程所处的环境都经历着一定程度的高温作用，并且温度是影响岩石强度、变形及破坏等性质的重要因素，但在工程实际中并不存在仅受高温作用发生热破裂的岩体，往往都受多因素影响而发生破坏，因此获取岩体在温-压耦合作用下的相关力学参数及破裂规律对地下工程开挖及岩石工程稳定性分析起着至关重要的作用。

岩石在高温环境下物理力学性质会发生改变，岩石强度变低，发生膨胀变形，产生局部应力集中，从而发生破裂。声发射监测技术是一种能有效监测岩石发生破裂过程中释放弹性波信号的监测技术，被广泛运用在岩石各种力学实验中。而在岩石温-压耦合作用热破裂研究中，由于岩石温度过高，声发射传感器无法直接安装在监测对象表面，限制了该技术在高温下材料损伤研究领域的应用。在常温下，岩石的基本力学参数轴向变形可由位移传感器测得，是位移传感器不能应用于高温环境。

目前，高温下岩石力学声发射实验多在配有高温炉的大型试验机(如MTS、Instron等)上进行，在这种实验系统中，声发射探头只能黏贴在试验机的夹具上，岩样破裂产生的声发射信号需要通过加载杆和夹具才能到达传感器，这就存在信号接受不完整、失真等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种温-压耦合作用下的岩石损伤监测系统，该监测系统能够测定岩石在温-压耦合作用下的力学特性参数和岩石破裂过程中产生的弹性波信号，以便对岩石在温-压耦合作用下的内部损伤进行评价。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种温-压耦合作用下的岩石损伤监测系统，包括高温炉、固定机构、液压加载系统、液压油缸和数据采集系统；

所述固定机构包括耐高温固定杆和耐高温传压杆，所述耐高温固定杆的一端固定，另一端置于所述高温炉内，所述耐高温传压杆的一端置于所述高温炉内，另一端通过框架与所述液压油缸的活塞杆相连；

所述数据采集系统包括压力传感器、声发射传感器和直线位移传感器，所述压力传感器与所述活塞杆连接以监测岩石受到的轴向力，波导杆与所述岩石抵触，所述声发射传感器与所述波导杆连接以监测所述岩石破裂时发出的弹性波信号，所述直线位移传感器固定在所述框架上，以测量所述岩石破裂过程中的轴向位移；

所述耐高温传压杆套设在所述波导杆上，所述液压加载系统与所述液压油缸相连以控制所述液压油缸的工作。

优选地，所述液压加载系统包括油箱和液压泵，所述油箱和所述液压泵之间、所述油箱和所述液压油缸之间以及所述液压泵与所述液压油缸之间通过管道连接；

所述油箱与所述液压油缸之间的管道上以及所述液压泵与所述液压油缸之间的管道上设有电磁换向阀；

所述油箱与所述电磁换向阀之间的管道上设有散热器，所述液压泵与所述电磁换向阀之间的管道上设有单向阀及压力表。

优选地，所述耐高温传压杆包括两个横截面为半圆环形的柱体，两个所述柱体扣合形成供所述波导杆插入的圆形通孔。

进一步优选地，所述耐高温固定杆和所述耐高温传压杆下方均设有用于支撑所述耐高温固定杆或所述耐高温传压杆的支架。