[发明专利]一种节理岩体试样超声波测试设备

说明书

本发明提供了一种节理岩体试样超声波测试设备，涉及岩石动力学试验技术领域，包括对所述节理岩体试样进行超声波测试的超声波测试装置和对所述节理岩体试样施加围压的围压施加装置，围压施加装置对人工节理试样提供围压荷载，超声波测试装置对人工节理岩体试样发射及接收超声波信号并进行记录分析。本发明提供的节理岩体试样超声波测试设备，不仅可以有效探究应力波在节理岩体中的传播规律，测试范围多元化，而且设备组装拆卸便利，能够很好地完成岩石动力学相关测试任务。

技术领域

本发明涉及岩石动力学试验技术领域，特别涉及一种节理岩体试样超声波测试设备。

背景技术

在地震或爆破等动态荷载作用下，会引起应力波的产生与传播，对以岩体为主的地下工程的安全性产生影响。天然岩体中结构面的存在，不仅降低了岩体的强度，更对应力波在岩体结构面中的传播有着较大影响。当岩体中含有节理时，应力波的传播特性会发生明显的改变，从而引起应力波的一些特性如能量参数等发生改变。

在节理岩体动态特性及应力波传播影响的探究中，超声波测试是常见研究方法之一。在实际工程应用中，节理岩体常常埋深较大，会受到周围岩石的荷载作用，且在节理面位置常有充填物质(如水、砂石等)存在。因此对于围压存在与节理面含有充填物质情况的测试，显得尤为重要。但目前采用超声波测试，更多地局限于对于完整岩体或含有简易节理岩体的简单测试，不能有效地满足实际工程应用的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对含有充填物的复杂节理岩体进行较好超声波测试的节理岩体试样超声波测试设备。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节理岩体试样超声波测试设备，包括对所述节理岩体试样进行超声波测试的超声波测试装置和对所述节理岩体试样施加围压的围压施加装置；所述超声波测试装置包括超声波测试仪、及分别与所述超声波测试仪连接的超声波换能发射器和超声波换能接收器，所述围压施加装置包括容纳所述节理岩体试样的外壳、分别设置在所述外壳首尾两端的密封盖、与所述外壳通过导管连通的增压泵、及设置在所述外壳上的进出水阀门，所述外壳首尾两端的密封盖中心位置分别设置超声波入射孔和超声波透射孔，所述超声波换能发射器连接于所述超声波入射孔前端，所述超声波换能接收器连接于所述超声波透射孔后端。

进一步地，所述节理岩体试样包括岩体试样以及设置在所述岩体试样之间的节理充填层，所述节理充填层为固体材料、液体材料或固体材料与液体材料的混合物。

进一步地，所述固体材料为砂浆或水泥等，所述液体材料为水或油等，当所述节理充填层为液体材料时，节理充填层与所述外壳和所述节理岩体试样之间形成的液体区域相连通。

进一步地，所述超声波换能发射器包括发射器橡胶层、第一发射器电极片、发射器连接导线、发射器振荡层、第二发射器电极片以及发射器压电陶瓷层，所述发射器压电陶瓷层将电能转化为机械能，通过发射器振荡层发射超声波信号。

进一步地，所述超声波换能接收器包括接收器橡胶层、第一接收器电极片、接收器连接导线、接收器振荡层、第二接收器电极片、接收器压电陶瓷层，所述接收器振荡层接收超声波信号，通过接收器压电陶瓷层将机械能转化为电能，由所述超声波测试仪记录并分析超声波信号。

进一步地，所述外壳是由两个半圆筒拼接而成的圆筒形壳体，所述两个半圆筒的两侧分别设置有固定片，所述固定片通过固定螺丝螺母组合固定在一起从而将所述两个半圆筒连接在一起形成所述外壳，所述外壳上轴向设置有限位滑槽和尺寸刻度线，所述限位滑槽内设置有岩体试样定位器，所述岩体试样定位器两个一组，用于定位所述岩体试样，便于调节所述岩体试样的位置，每组的两个岩体试样定位器与垂直线方向呈45度布置。

进一步地，所述岩体试样定位器包括试样接触凹槽及与试样接触凹槽固定连接的滑动卡销，所述试样接触凹槽端部呈圆弧状，与岩体试样接触可以将岩体试样固定，所述滑动卡销设置在所述限位滑槽中、并位于所述外壳的内外两表面层之间。