[发明专利]一种高温下岩石受载微电流测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温下岩石受载微电流测试装置及方法，该装置包括高温炉，高温炉上部保温盖开设有预制孔和预制洞，高温炉底部为第一高强度云母板；高温炉放置在压机承台上，压机承台上布设有位移传感器和压力传感器；还包括微电流监测仪，微电流监测仪连接的测试导线穿过预制孔进入高温炉内，测试导线与固定在岩样侧面的测试电极连接；岩样上方放置有第二高强度云母板，第二高强度云母板上方放置有加载杆，加载杆穿过保温盖上的预制洞。基于本发明上述试验装置而设计的试验方法，能够实现不同高温条件下岩石受载变形破坏过程微电流的连续监测，且能够对外部环境中的电磁干扰信号进行屏蔽，大大提高微电流测试精度。

技术领域

本发明涉及岩石力学和应用地球物理领域，具体涉及一种高温下岩石受载微电流测试装置及方法。

背景技术

在“碳达峰”、“碳中和”战略背景下，我国能源供应多元化、清洁化势在必行，清洁能源的开发利用将进入高速发展期。地热能和核能是我国清洁能源的重要组成部分，在我国能源结构中的地位愈加显著。然而，地热资源开发存储、核废料处理等地下工程会伴随高温岩石受载变形过程中的力学性能问题，岩石在高温-应力耦合作用下产生的损伤会导致地热能损耗严重或核废料泄露，造成资源浪费、环境污染、生态破坏甚至危害人类生命健康等问题。因此，对地下工程高温-应力耦合作用下岩体的损伤进行监测非常必要，是及时采取应急措施、防治重大灾害的基础和依据。

研究表明，受载岩石变形破裂过程会激发出微电流信号，微电流能够很好地反映岩石的受载和变形情况，可对受载岩石的损伤演化过程进行表征，且岩石失稳破坏前微电流具有明显的前兆响应；另一方面，由于微电流法具有响应灵敏、抗干扰能力强、灾害预警超前性好等优点，在地下工程岩体应力观测、稳定性评价及动力灾害监测预警中应用前景广阔，对于冲击地压、滑坡、地震等地质灾害的监测预警具有指导作用。

对于岩石受载损伤过程中的微电流效应的研究多通过实验室试验进行开展，且均在室温下进行。那么，在高温-应力耦合作用下，岩石损伤过程微电流将呈现怎样的响应规律。基于微电流响应的岩石失稳破坏前兆特征如何。热-力耦合作用下微电流的响应机制是什么。由于目前缺少用于测试高温条件下岩石受载过程微电流的试验装置，上述问题尚未有答案。

发明内容

针对以上技术空白，本发明的目的在于，提出一种测试高温条件下岩石受载过程微电流的装置及方法，解决现有的装置无法用来测试高温下岩石受载微电流的技术问题。

一种高温下岩石受载微电流测试装置，包括高温炉，所述高温炉包括高温仓体和保温盖，所述高温仓体由外到内包括金属外壳、保温仓、热电阻丝和碳纤维增强合金；所述保温盖由上到下包括金属外壳、保温仓和碳纤维增强合金，所述保温盖开设有预制孔和预制洞，所述预制洞位于保温盖中心位置，所述保温盖通过螺栓与高温仓体中的保温仓相连接固定。

所述高温炉内部还布置有热电偶，所述热电偶与温度监测控制仪相连；所述高温炉底部为第一高强度云母板，所述第一高强度云母板表面涂有高温隔热涂料。

所述高温炉和第一高强度云母板放置在压机承台上，所述压机承台下方为加载油缸，所述加载油缸下方为压机底座，所述压机底座上安装有与其垂直连接的立柱，所述立柱顶端通过顶座连接，所述顶座下方连接自动平衡装置，所述自动平衡装置下方连接有加载板。

所述压机承台上安装有位移传感器，压机承台与加载油缸之间布设有压力传感器。

还包括微电流监测仪，所述微电流监测仪分别与计算机、三同轴线缆相连，所述三同轴线缆包括一根屏蔽导线和两根测试导线，所述测试导线表面涂有高温隔热涂料，所述测试导线分别穿过预制孔进入高温炉内，所述测试导线的末端均连接有测试电极，所述测试电极相对固定在岩样侧面的中间高度处。

所述的岩样上方放置有第二高强度云母板，所述第二高强度云母板上方放置有加载杆，所述加载杆表面涂有高温隔热涂料，所述加载杆穿过预制洞且头端处于高温炉内。