[实用新型]一种岩石三轴压缩超声实时扫描装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种岩石三轴压缩时进行超声波实时扫描的系统，具体涉及利用超声检测成像系统实时检测岩石在三轴压缩过程中产生的裂隙的一种装置。

背景技术

随着放射性核废料深深层地质处置、矿山资源深部开采、煤与油页岩的地下气化、地热资源开发、煤层瓦斯的安全抽放和综合利用等重大工程问题，高温后岩石物理力学特性研究成为了现在岩石领域主流研究方向。岩石经历高温以后，受到温度引起的热应力的作用会导致岩石结构的热破裂，进而影响岩石的物理力学特性，使岩石在一定荷载作用下产生大量裂缝，从而影响工程的可靠性。

为了确定这些岩石在工程中所能承载的能力，进行的试验有很多，主要为通过伺服试验系统提供轴压，用油压来提供围压，并且为了模拟实际工程的工作环境，以向试样内部注射液体提供孔压，通过工控机来控制加载的荷载量。这种方式可以在室内实验室建立起岩石试样在三轴应力作用下的本构模型，但对于裂隙的定位是实验环节中的盲区。

超声检测技术作为一种简单方便性价比高的测试技术，近年来已在工业材料检测领域得到广泛应用，但对于岩石性能研究中的超声检测，多发生在测试前后，在岩石三轴压缩测试过程中，有必要对岩石内部裂缝的产生时机和位置进行检测分析，从而更好的判断岩石中裂缝的产生与受压程度之间的关系。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决在室内实验室建立起岩石试样在三轴应力作用下的本构模型中产生的裂缝无法定位问题，提供一种岩石三轴压缩超声实时扫描装置。

解决上述问题的技术方案是：

一种岩石三轴压缩超声实时扫描装置，包括轴向施压结构、周向施压结构和超声扫描结构；所述的轴向施压结构为电液伺服系统1，所述的周向施压结构包括一轴向贯通的缸筒9，缸筒9上下端分别由顶盖3和底盖14密封，缸筒9与顶盖3和底盖14共同组成围压室7，所述顶盖3中部设有活塞2，活塞2上方与电液伺服系统1底部的压杆连接，活塞2下方连接压头4，压头4下方依次设有与压头4连接的上透水垫板6 和与底盖14连接的下透水垫板11，所述压头4与底盖14之间套设有橡皮套8，所述压头4、上透水垫板6、橡皮套8和下透水垫板11组成测试室10，所述的超声扫描结构为若干组连接于测试室10外侧壁的超声扫描探头13。

所述的底盖14为三段式圆台结构，其中顶部圆台周向尺寸与压头4尺寸相适应，橡皮套8上下端分别套设在压头4和顶部圆台上后，用上卡箍5和下卡箍12固定密封，形成设置在顶部圆台上端的测试室10，三段圆台中的中部圆台上设有凸橼，用于固定超声扫描探头13，探头紧密贴合于顶部圆台和测试室10侧壁，三段圆台中的底部圆台水平方向和中间圆台纵向设有相连通的钻孔，相连通的钻孔之间形成预留通讯通道15，便于所述探头的屏蔽信号线穿出，通道开口处在屏蔽信号线穿出后用环氧树脂密封，防止所述围压室内高压油泄漏。

所述顶盖3与底盖14之间外围通过若干对穿螺栓连接固定。

所述缸筒9的内径与底盖14三段式圆台的中部圆台周向外径尺寸一致。

所述的超声扫描探头13周向分为三组，三组探头周向呈120°夹角分布，每组探头均采用二维阵列探头，在测试室外不同位置进行扫描陈列发射同时进行阵列接收。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过将超声检测成像系统的探头置于围压室，与测试室合理接触，能在进行岩石三轴压缩的过程中，对岩石进行超声波扫描，实时监测岩石内部裂缝的产生，得到准确的实验数据，进而为工程提供更为可靠的测试实验结果，为预防工程因裂隙的产生导致灾害事故提供了更可靠的测试方法。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型底盖俯视结构示意图；

图3为本实用新型一种超声探头内部结构示意图；

其中：1-电液伺服系统；2-活塞；3-顶盖；4-压头；5-上卡箍；6-上透水垫板；7-围压室；8-橡皮套；9-缸筒；10-测试室；11-下透水垫板；12-下卡箍；13-超声扫描探头；14-底盖；15-预留通讯通道；F-发射阵列；J-接收阵列。

具体实施方式