[实用新型]用于土石混合体实时声压信息获取的三轴柔性压缩装置

说明书

本实用新型提供一种用于土石混合体实时声压信息获取的三轴柔性压缩装置，属于岩土工程技术领域。该装置包括框架装置、轴向柔性荷载加压装置、柔性围压加载装置和超声波监测装置，框架装置包括上横梁、底座和刚性立柱，轴向柔性荷载加压装置包括液压千斤顶、升降台、导向杆、压力传感器、橡胶垫块和千分表，柔性围压加载装置包括气囊、导气管、增压器、压力表和压力接头，超声波监测装置包括承压换能器和示波器。该装置可以实现在柔性加载三轴试验过程中土石混合体的实时监测，获取不同加载时刻的声学参数信息，揭示土石混合体的声压相关性和损伤弱化过程，为岩土体室内实验提供一种新的力学参数测试方法。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是指一种用于土石混合体实时声压信息获取的三轴柔性压缩装置。

背景技术

近年来，随着我国经济持续稳定发展，各个行业对矿产资源的需求量持续增长。露天开采作为一种基本的开采方式，由于具有高产高效等优点而被越来越多的应用于矿产资源开采中。但是开采期间剥离的土石混合体堆积而成的排土场失稳现象却时有发生，给矿山的安全生产带来极大影响。因此，通过实验研究揭示土石混合体的力学参数变化规律，对于露天矿排土场安全高效作业具有良好的意义。

土石混合体是一种内部包含有结构面和节理面的极为不均匀的混合多相地质材料。在室内三轴压缩荷载的作用下，其内部各点的力学参数不同，应力分布差异也较大。因此，其变形破坏受轴压及围压加载方式影响显著。采用柔性边界加载方式可以实现试验中给试样施加均匀、确定的边界力。通过进行土石混合体三轴柔性压缩试验可以获取土石混合体的力学参数，为岩土体室内实验提供一种新的力学参数测试方法。

岩体超声波测试技术，是近些年来发展起来的一种新型检测方法。该方法通过测定超声透射岩体后声学信号(如波速、衰减系数、振幅等)的变化来间接地反映岩土体的物理力学参数、应力状态特征及一些结构构造方面的变化。由于超声波检测具有操作简单、检测速度快、受环境影响小、数据结果精度高并可以进行重复检测等特点，因此被广泛应用于室内和现场试验中。但由于它无法获得岩体内部细观结构的实时图像而应用受到限制。通过在试验过程中实时获取岩土体声压信息参数，可以揭示非均匀材料破坏的全过程，进一步为岩土体加固提供理论依据。

基于以上需求，实用新型了一种用于土石混合体实时声压信息获取的三轴柔性压缩装置，实现实时获取试样不同加载时刻的声学参数，揭示土石混合体变形破坏过程中的声压相关性和损伤弱化过程。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于土石混合体实时声压信息获取的三轴柔性压缩装置，该装置可以用来实现在柔性加载三轴试验过程中土石混合体的实时监测，获取不同加载时刻的声学参数信息，揭示土石混合体的声压相关性和损伤弱化过程，为岩土体室内实验提供一种新的力学参数测试方法。

该装置包括框架装置、轴向柔性荷载加压装置、柔性围压加载装置和超声波监测装置，框架装置包括上横梁、底座和刚性立柱，轴向柔性荷载加压装置包括液压千斤顶、升降台、导向杆、压力传感器、橡胶垫块和千分表，柔性围压加载装置包括气囊、导气管、增压器、压力表和压力接头，超声波监测装置包括承压换能器和示波器；刚性立柱通过螺栓与上横梁连接，刚性立柱固定在底座上，升降台上部设置千分表，升降台下方设置液压千斤顶，液压千斤顶置于底座上，橡胶垫块置于试样的顶部和底部，试样顶部的橡胶垫块与轴向压力传感器相连，压力传感器通过导线连接荷载控制器，试样置于塑胶套筒的气囊内，塑胶套筒上部设置塑胶盖，导向杆保证升降台竖向平稳移动，承压换能器置于试样的上表面和下表面，承压换能器紧贴试样，塑胶套筒底部有增压器接口与压力表接口，增压器接口通过导气管和压力接头连接增压器，压力表接口连接压力表，承压换能器通过电缆连接示波器。

承压换能器包括锁紧环、换能器底壳、压电陶瓷片、弹簧和密封顶丝，换能器底壳端面内侧与压电陶瓷片紧贴，换能器底壳下端口与压电陶瓷片的一个电极连接，弹簧保证压电陶瓷片与换能器底壳紧密接触，锁紧环和密封顶丝将承压换能器与塑胶盖连接固定。