[发明专利]用于岩体裂纹扩展下温度‑应力场耦合的强度测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程检验设备，具体涉及一种用于岩体裂纹扩展下温度-应力场耦合的强度测试装置。

背景技术

目前，无侧限强度数据主要依靠室内土工试验来完成。中国专利文献CN 203785950 U于2014年8月20日公开了一种无侧限抗压强度试验仪，它包括检测轴向压力和轴向位移的检测单元，位于检测单元下方并承载试样的试样承载单元，以及支撑架；其中，检测单元包括；对试样施加轴向力的贯入杆， 该贯入杆的下端连接有尺寸为 70.7mm*70.7mm*13mm 的承压板，位于贯入杆上方在贯入杆的作用下发生形变的量力环，位于量力环中间用于检测量力环形变的第一数字百分表， 连接在贯入杆的两侧检测轴向位移的第二数字百分表，数字百分表与适配器连接，适配器连接数据采集系统。

但是，该无侧限抗压强度试验仪存在的问题有：1、对试件在受压破坏过程中试件内部的微裂纹的起裂、侨联、扩展及贯通的过程无法识别和检测；由于岩体内部存在众多微观裂纹，这些裂纹肉眼基本观察不到，但这些裂纹的发育、扩展形成裂缝对岩体强度性质有着至关重要的影响。2、只能进行单轴强度值测试，不能满足温度耦合的强度测试；由于地下空间综合体建设日益蓬勃发展，尤其是探究地质体深部（高温高压环境）的兴起，人们开始探求如何更加方便快捷地获取岩体在高温条件下的裂纹起裂、侨联、扩展及贯通过程中的无侧限强度测试。现有无侧限抗压强度试验仪不能满足土木工程学科发展的需求。

中国专利文献CN 102589672 A 于2012年7月18日公开了一种测量岩石压缩裂纹扩展过程声波波速的连续测量方法，它通过固定声波发射探头和声波接收探头于加载试样侧面， 采用数据连续自动记录系统连续记录声波在岩石试样中沿与加载垂直的方向的传播时间，从而实现整个单轴压缩加载裂纹扩展过程中岩石试样径向的声波波速的连续测量。实现了裂纹扩展过程垂直裂纹发育主方向声波波速的连续测量，最终得到声波波速-加载时间曲线。

该专利的不足之处在于，该专利只能获得声波波速-加载时间曲线，不能观测到裂纹的变化形式，另外，该专利受环境温度限制，不能实现高温条件下岩体的裂纹发育、扩展观测和强度测试。

发明内容

针对现有无侧限抗压强度试验仪存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于岩体裂纹扩展下温度-应力场耦合的强度测试装置，它能测试岩体在不同温度耦合条件下的裂纹起裂、侨联、扩展及贯通过程中的无侧限强度，并能观测裂纹的变化。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有调升台、调升台上固定有垫块，调升台台面两边竖立有立柱，两立柱之间通过螺纹固定有反压横梁，反压横梁中段固定有对试样施加轴向反力的应力杆，应力杆底部装有应力传感器，试样置于应力杆与垫块之间，试样表面粘贴有第一声波发射器和第一声波接收器；

所述垫块内嵌有第二声波发射器和加热丝，应力杆底端孔内装有第二声波接收器，应力杆外围固定有可调高度的第一环形固定装置，第一环形固定装置连接有多通道声发射传感器；两根立柱上分别附有可调高度的第二环形固定装置，每根立柱的上下两个第二环形固定装置之间分别装有半圆桶形的绝热保护罩，绝热保护罩内嵌有加热器，绝热保护罩以立柱为枢轴旋转闭合获得中部密闭体，对垫块、试样及部分应力杆进行密封加热，温度传感器和红外热像仪设置在绝热保护罩合围的密闭体内；温度传感器、红外热像仪、应力传感器、第一声波发射器、第一声波接收器、第二声波发射器、第二声波接收器、多通道声发射传感器的信号线与信号转换器连接，对应信号经过信号转换器之后输入计算机。

由于采用了加热器和绝热保护罩，本发明能在各种温度条件下进行无侧限抗压强度测试；利用红外热像仪，本发明能准确获得岩质试样在温度场条件下的红外热像图；利用第一声波发射器和第一声波接收器检测水平方向的波速，利用第二声波发射器和第二声波接收器检测垂直方向的波速，通过垂直与水平两个方向不同波源的波速检测数据，避免了单向测试的弊端，本发明能准确测量裂纹侨联、贯通的时间、位置及裂纹发育的全过程信息；利用多通道声发射传感器数据，本发明能准确测量岩质试样体内裂纹的起裂时间、位置、数量。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：能测试岩质试样裂纹起裂、侨联、扩展的温度-应力耦合场条件下的无侧限强度，还具有结构简单、操作容易、价格低廉和动态检测的优点。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的结构示意图。