[发明专利]利用波速衰减精确测量润湿范围的试验方法

权利要求书

1.一种利用波速衰减精确测量润湿范围的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、试样制备；

将原煤块体切割成六面体及圆柱体各两组，然后分别通过磨床进行加工，使其端面平整度为±0.02mm以内，在105±15°温度下烘干24±4小时后，冷却至常温备用；

步骤二、基础测试；

将圆柱体的原煤试件分别浸泡在不同深度的水容器中48±4小时，所述水容器的顶部、底部分别设置有声发射仪（18），使原煤试件浸泡于水中部分充分润湿，打开声发射仪（18），测得两声发射仪（18）之前的波速变化，建立润湿区域与波速之间的关系式：v=f（a），v为波速，a为润湿区域厚度；

步骤三、试件钻注水孔；

用钻机在六面体的原煤试件顶部居中位置处钻竖直延伸的注水孔（15），钻孔结束后，利用半圆钻头将注水孔底部打磨成半圆形；

步骤四、球形声发射仪安装；

将球形声发射仪（19）表面涂抹凡士林，利用软木棍轻轻按压其至注水孔（15）底部，并保证球形声发射仪（19）与注水孔底部半圆贴合密实；

步骤五、安装注水管；

选取外径与注水孔（15）直径相等，长度比注水孔（15）深度小8—12mm的注水管，并在注水管外壁均匀涂抹硅橡胶，将注水管插入注水孔（15）内，通过硅橡胶密封注水管外壁与注水孔（15）之间的缝隙，然后在注水孔（15）口部安装万向密封接头（16）；

步骤六、安装注水管的原煤试样在真三轴试验测试装置上安装；

所述真三轴试验测试装置包括主机（A）、主机支撑组件（B）、滑轨（C）、滑轨支撑组件（D）和伺服油缸（E），六套所述伺服油缸（E）布置在主机（A）外的上下、左右、前后方向，所述滑轨（C）在主机（A）下方前后延伸设置，且穿过主机（A）后通过滑轨支撑组件（D）支撑在地面上，所述主机（A）包括铸造成型的整体环形框架（1），所述整体环形框架（1）的前后两侧开孔，并在每个开孔位置外侧配备有盖板（2），所述整体环形框架（1）和盖板（2）围成主机壳，主机内腔用于放置试样（3），试样（3）的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块（4），位于下侧的所述试样垫块（4）下方设置有能在滑轨（C）上前后移动的试样移动支架（5）；前后侧的伺服油缸（E）下方均设置有能在滑轨（C）上前后移动的油缸移动支架（6），所述盖板（2）能随着对应侧的伺服油缸（E）一起移动，上下左右侧的伺服油缸（E）固设在整体环形框架（1）的对应侧外，伺服油缸（E）的活塞杆（7）前端居中位置处设置有载荷传感器（8），所述载荷传感器（8）的前端穿过主机壳后安装有压头（9）；

位于前、后、左、右的每个试样垫块（4）的内壁上安装有至少四个均匀分布的声发射仪（18），将试样放入六块试样垫块（4）围成的腔体内并通过快锁（14）组合安装后再结合试样垫块（4）接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫，从而将试样（3）密封其中；所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶，待硅橡胶固化后便能实现试样垫块（4）之间的密封；

首先将试样密封垫安装在下压头上，再控制上压头下移与万向密封接头（16）安装在一起，同时上压头与试样密封垫上表面贴合，最后分别控制前、后、左、右四个压头移动，使对应的压头分别贴合到试样密封垫的对应表面；

步骤七、施加三轴应力；

通过前、后、左、右、上、下六个压头对试样施加应力至预定值；

步骤八、注水试验；

打开真三轴试验测试装置上的声发射仪（18），通过注水孔（15）对六面体原煤试件高压注水使原煤水力润湿，达到预定时间后，停止注水，记录该过程中前、后、左、右、上、下六个压头的压力与位移变化以及温度等参数信息；

步骤九、波速测试；

激发中部的球形声发射仪（19），周边各声发射仪（18）接收，利用球形声发射仪与周边各声发射仪之间的距离s和激发信号接收时间差t，计算波速v=s/t；

步骤十、润湿范围反算；

通过步骤二和步骤九，得到六面体原煤试件中部到各声发射仪之间的润湿距离，将其连接起来，获得原煤试件之间注水孔注水润湿范围；

步骤十一、同组其它试验；

更换原煤试件，改变注水时间，或者改变三轴压力、注水速率，重复步骤三至步骤十；

步骤十二、整理试验数据。