[发明专利]一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置及方法

权利要求书

1.一种岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：包括荷载施加模块、位移监测模块、荷载超声波监测模块和声发射监测与定位模块，岩石试样(13)置于整个装置中心；

荷载施加模块包括刚性垫块(7)和三轴电液伺服试验机，三轴电液伺服试验机提供的轴向压力直接作用在刚性垫块(7)上，三轴电液伺服试验机提供的围压直接作用在岩石试样(13)上，刚性垫块(7)上设置数据线套筒(8)；

位移监测模块包括轴向位移监测部分和径向位移监测部分，轴向位移监测部分包括引伸计螺旋丝(3)和引伸计螺旋丝套筒(4)，引伸计螺旋丝(3)和引伸计螺旋丝套筒(4)依附在纵向引伸计上夹具(1)和纵向引伸计下夹具(2)上，纵向引伸计上夹具(1)和纵向引伸计下夹具(2)两端分别有一个引伸计螺旋丝(3)和一个引伸计螺旋丝套筒(4)；径向位移监测部分包括径向引伸计圆形箍圈(5)和四个微型螺丝钉(6)，四个微型螺丝钉(6)分别紧扣于径向引伸计圆形箍圈(5)的4个脚腿上的螺丝孔中，四个微型螺丝钉(6)均匀依附于岩石试样(13)中间腰线上；

荷载超声波监测模块包括轴向超声波监测部分和径向超声波监测部分，轴向超声波监测部分包括两个超声波探头(9)，超声波探头(9)外向紧贴刚性垫块(7)，超声波探头(9)内向夹住岩石试样(13)，径向超声波监测部分包括四个凹形超声波探头(10)，四个凹形超声波探头均匀布设在岩石试样(13)四周的中间腰线上；

声发射监测与定位模块包括八个声发射传感器(11)和声发射夹持装置(12)，八个声发射传感器(11)分别呈45°布设于岩石试样(13)上下两端10mm处，声发射传感器(11)通过声发射夹持装置(12)固定。

2.根据权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：所述岩石试样(13)尺寸大小为Ф50mm×100mm，岩石试样(13)在试验之前由热缩管包裹好。

3.根据权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：所述两个超声波探头(9)，一个为信号激励探头，另一个为信号接收探头，信号激励探头和信号接收探头在相对位置对称布设。

4.根据权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：所述凹形超声波探头(10)的凹形表面曲率半径为岩石试样(13)的半径尺寸。

5.根据权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：所述布设在岩石试样(13)上下两端的声发射传感器(11)对齐布设，或错位45°布设。

6.根据权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置，其特征在于：所述声发射传感器(11)探头直径d＝3.5mm～10mm，声发射传感器(11)与岩石试样(13)之间用凡士林或黄油耦合。

7.应用权利要求1所述的岩石破坏过程主、被动实时声波测试封样装置的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：制备标准岩石试样(13)，用热缩管包裹后以备试验；

S2：在岩石试样(13)表面标定好声发射传感器(11)和凹形超声波探头(10)的具体安装位置；

S3：依据S2标定好的具体位置，在岩石试样(13)上下两端安装八个声发射传感器(11)，声发射传感器(11)与岩石试样(13)之间用凡士林或黄油做耦合剂，然后用电工胶布四周环绕固定好声发射传感器(11)；在岩石试样(13)中间腰线环形安装四个凹形超声波探头(10)，用凡士林或黄油做耦合剂，用电工胶布四周环绕固定好凹形超声波探头(10)；

S4：在岩石试样(13)上下两端安装轴向超声波探头(9)，用凡士林或黄油做耦合剂，上下轴线圆心对齐；

S5：安装径向引伸计圆形箍圈(5)，将微型螺丝钉(6)紧扣于引伸计圆形箍圈脚腿前端的圆孔中，并完好贴合于岩石试样(13)上；

S6：安装纵向引伸计上夹具(1)和纵向引伸计下夹具(2)，并紧扣于刚性垫块(7)上，将引伸计螺旋丝(3)夹紧于引伸计螺旋丝套筒(4)中；

S7：将整个装置，轻放于三轴试验机压力罐中，将纵向位移参数、横向位移参数调整归零，并调试超声波探头(9)、凹形超声波探头(10)和声发射传感器(11)的连通性，准备就绪后，进行三轴压缩试验；

S8：上述S3-S7为一次三轴压缩主、被动实时声波测试试验，重复S3-S7，进行多次岩石试样的三轴压缩试验；

S9：分析所得试验数据，获取岩石损伤的内部损伤信息。