[发明专利]一种煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置

说明书

一种煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置，属于煤岩三轴试验设备技术领域。所述煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置包括压力室、轴压加载装置、围压加载装置、声发射装置、图测设备和气体监测装置，压力室内侧设置下部金属透水石、上部金属透水石和轴压加载杆，轴压加载装置对煤岩试样施加轴压，围压加载装置对煤岩试样施加围压，声发射装置包括声发射探头和声发射监视器，图测设备包括图测相机和反光镜，气体监测装置包括进气管路、排气管路、气体传感器和电子流量计。所述煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置能够实现煤岩试样在三轴加卸载情况下的气体渗流监测、破碎情况监测、应力应变监测以及图像的实时记录。

技术领域

本发明涉及煤岩三轴试验设备技术领域，特别涉及一种煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置。

背景技术

随着科学技术研究的不断深入，现有的常规设备已经满足不了试验需求，微机伺服万能试验机进行的煤岩单轴抗压试验，只能从单一轴向的角度对煤岩进行力学试验，传统的三轴试验设备主要采用油压的方式进行荷载，在荷载的同时不能实时观察并准确测量煤岩的变形，而在实验室中模拟出煤岩三维受力状态，高精度记录试验过程是非常重要的，因此，目前实验室亟需一种适用于煤岩且能实现精准测量的三轴设备。

现有的三轴试验设备主要分为两个方面，一方面是：采用油压的方式进行加载，不能直观准确地反应煤岩的应力应变；另一方面是：三轴设备基本上围绕饱和土试验而进行设计的，虽然能满足饱和土的三轴图测功能，但饱和土与煤岩相比，在强度、密度等多方面都有着很大的差异性，因此，在试验系统的设备配置及使用需求方面都有着非常大的改进空间。

公开号为CN107816950A的专利-基于亚像素角点识别的试样表面变形数字图像测量装置及方法，虽然能够实现全表面的变形观测，但是其存在如下问题：试样的上下底座强度低，不能满足煤岩的强度需求；图测膜厚度不够，用于煤岩会破裂；试验上下底座容易进水，一旦进水，影响气体流动，导致数据不准确。公开号为CN112284901A的专利-一种假三轴岩石试验机及其使用方法，其设备进行试验时属于完全密封情况，没有图像采集功能，不能精准地实时测量煤岩变化；其采用机械加载的方式，力度(加载强度)的精准程度不高；不能测试件的应变情况及渗流情况。公开号为CN112146993A的专利-岩石力学三轴试验机，其采用液体油压的方式，油不透明，不能实时进行图像测量，并且，不能测试件的应变情况及渗流情况。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置，能够实现高强度煤岩试样在三轴加卸载情况下的气体渗流监测、破碎情况监测、应力应变监测以及图像的实时记录。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤岩三轴条件下可实现声光气信号监测试验装置，包括压力室、轴压加载装置、围压加载装置、声发射装置、图测设备和气体监测装置；

所述压力室内侧底部设置有基座，所述基座中部从下至上依次设置有下部金属透水石、上部金属透水石和轴压加载杆，所述下部金属透水石和上部金属透水石之间放置煤岩试样；

所述轴压加载装置设置于压力室的外部，用于对煤岩试样施加轴压；

所述围压加载装置包括用于向压力室内注水的注水口以及用于向煤岩试样施加围压的围压动力杆；

所述声发射装置包括分别设置于下部金属透水石和上部金属透水石内部的声发射探头，所述声发射探头与压力室外部的声发射监视器连接，声发射探头采集试验时煤岩试样内部的声发射信号，并发送到声发射监视器进行记录；

所述图测设备包括设置于压力室视窗外部的图测相机以及设置于煤岩试样远离图测相机一侧的反光镜；