[实用新型]一种加载状态下岩芯应变、电阻率精细测试的系统

说明书

本实用新型公开了一种加载状态下岩芯应变、电阻率精细测试的系统，该系统包括轴压加载装置、岩芯标本、环向光纤、轴向光纤等，环向光纤和轴向光纤布置于岩芯标本表面；岩芯标本表面还布设有多个电极片组；岩芯标本置于轴压加载装置中，环向光纤和轴向光纤分别与应变测试模块相连接，应变测试模块与计算机相连接；多组电极片通过数条铜芯导线与电阻率测试模块相连接，电阻率测试模块通过数据传输线与计算机相连接。本实用新型可用于岩芯标本的应变、电阻率的精细测试，测试结果可视化程度高，抗干扰能力强，输出稳定，能够获得岩芯标本在破坏前后的应变和电阻率的变化，结果可用于计算岩芯标本的力学参数和分析岩石在荷载下的变形破坏机理。

技术领域

本实用新型涉及力学测试领域，具体涉及一种加载状态下岩芯应变、电阻率精细测试的系统。

背景技术

近年来，随着城市建设的需要，对表层地下空间和深部资源的需求日益增大。工程施工过程中难免会遇到诸多工程地质问题，例如城市地下空间围岩稳定性以及深层环境因采动影响造成的覆岩破坏而引起的“三带”变化等。因此工程中需要研究不同岩性岩石在荷载条件下内外部应力和变形的分布情况，尤其是需要精准确定危险部位的最大应力和变形规律。应力是在应变分析试验中间接得到的参量，只要在材料弹性范围内测定了应变，就可以由广义虎克定律得出应力。所以，岩芯应变值作为物理力学参数计算的基础，准确获取钻孔岩芯应变就显得尤为重要。另外，岩芯在加载状态下，其内部电阻率的变化情况也可反映出内部结构的变形与破坏过程及其特征。

现有岩芯的应变测试一般采用粘贴金属应变片方式，即在岩芯表面固定大量金属应变片，应变片随着被测物体表面的变形一起拉伸或者压缩，形变同样导致应变片电阻率发生变化，金属应变片电阻变化率与应变成正比，通过测量电阻率的变化来对岩芯应变进行测定。这种方法的缺陷十分明显：①无法实现分布式测量，采集频率低，输出信息量较少，无法实现精细测试；②对于应力集中部位的测量不够准确；③受材料本身属性的制约，动态测量时，接线往往需要采取屏蔽措施以防止干扰；④需要在岩芯表面附着大量应变片，操作难度较大。对于岩芯电阻率的测量，主要有岩芯视电阻率测量和在岩芯表面沿轴向布置单一电极片测线等方法，这些方法得到的结果对认识岩芯在加载状态下的变形破坏有一定的帮助，但无法三维立体成像出岩芯电阻率的变化特征，同样无法达到精细测试的目的。

因此，如何克服现有岩芯应变及电阻率参数测试方法的缺陷，是本领域技术人员亟须解决的一个问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种加载状态下岩芯应变、电阻率精细测试的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种加载状态下岩芯应变、电阻率精细测试的系统，该系统包括轴压加载装置、岩芯标本、分布式光纤、电极片、应变测试模块、铜芯导线、电阻率测试模块、计算机、数据传输线，其中，

岩芯标本外表面的轴向方向和环向方向均布有数条刻槽，分布式光纤包括环向光纤和轴向光纤，环向光纤和轴向光纤布置于岩芯标本表面的刻槽中；岩芯标本表面还布设有多个电极片组，每个电极片组由多个电极片组成且多个电极片构成位于岩芯标本表面的一条电阻率测线，多条电极测线沿岩芯标本的轴向排列，多条电阻率测线平行且均匀的分布于岩芯标本表面；

岩芯标本置于轴压加载装置中，环向光纤和轴向光纤分别与应变测试模块相连接，应变测试模块通过数据传输线与计算机相连接；多组电极片与数条铜芯导线相连接，数条铜芯导线与电阻率测试模块相连接，电阻率测试模块通过数据传输线与计算机相连接。

分布式光纤测试技术具有分布式、高精度、防腐蚀、抗干扰、结构简单和易于布设等特点。而基于光频域反射技术(OFDR)在应变测量上所达到的精度、范围以及空间分辨率都高于其他的分布式光纤传感技术。本实用新型基于OFDR对加载状态下岩芯应变进行实时动态测试，对于电阻率的测试采用在岩芯表面附着电极片，组成多个电极片组，增加数据组数的形式，构建电阻率三维测量模型，最终达到了精细测试的目的。