[发明专利]一种高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置

说明书

本发明公开了一种高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置，包括发射装置、加温装置和测量系统三部分。一维岩杆放置在加温装置中，发射装置正对一维岩杆，测量系统正对一维岩杆，用于测量一维岩杆的应变。该装置用于测量应力波在微缺陷和宏观节理两种尺度裂隙岩体中的传播特性。测量系统用于测量应力波在一维岩杆中传播时的应变。加温装置用于加热一维岩杆，加温装置能够调节不同的温度，不同温度下一维岩杆内部的裂隙分布不同，便于测量不同温度下的多尺度裂隙岩体中应力波传播特性。本发明可以测量不同温度下多尺度裂隙岩体中应力波传播特性，满足复杂试验的测量要求，通过DIC技术可以实现高温下测量应力波的传播。

技术领域

本发明涉及一种用于研究高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置，属于岩体力学试验技术领域。

背景技术

在我国随着经济建设的持续发展，地下岩体工程的规模越来越大，并伴随着地震、爆破、火灾等灾害，其中都于应力波在岩体中的传播相关，并且天然岩体包括从微缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续面，随温度的升高微缺陷裂纹还会扩展。因此研究高温下应力波在多尺度裂隙岩体中的传播对地下岩体工程的建设具有重要意义。

现阶段理论研究表明：当应力波在多尺度岩体中传播时，不仅微缺陷会导致应力波振幅的衰减和波形弥散，宏观节理也会使应力波振幅衰减和波速降低，然而，关于多尺度裂隙岩体中应力波传播特性主要集中于理论，试验研究较少，尤其是在高温情况岩体中的微裂隙还会不断的扩展，因此高温下应力波在多尺度裂隙岩体中的传播特性还不明确。

发明内容

本发明提供了一种用于研究高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置。

本发明采用的技术方案是：一种高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置，包括发射装置、加温装置和测量系统三部分。一维岩杆放置在加温装置中，发射装置正对一维岩杆，测量系统正对一维岩杆，用于测量一维岩杆的应变。

该装置用于测量应力波在微缺陷和宏观节理两种尺度裂隙岩体中的传播特性。测量系统用于测量应力波在一维岩杆中传播时的应变。加温装置用于加热一维岩杆，加温装置能够调节不同的温度，不同温度下一维岩杆内部的裂隙分布不同，便于测量不同温度下的多尺度裂隙岩体中应力波传播特性。

进一步地，发射系统包括发射系统底座、支座、发射腔室和子弹。子弹位于发射腔室内，子弹表面与发射腔室内表面相接触并涂有润滑剂，发射腔室与底座用发射系统支座相互连接支撑。

进一步地，加温装置包括金属外壳、石棉隔热层、加热丝和密封板。金属外壳采用不锈钢材料，石棉隔热层位于金属外壳内部，并且石棉隔热层中部有一个长条形的凹槽，用于放置两根一维岩杆，加热丝均匀分布在凹槽上部，用于加热一维岩杆，并采用密封板将凹槽两端密封，避免因热量散失引起测量误差。

进一步地，测量系统为数字图像处理模块即DIC模块，当岩石温度比较高时无法用应变片直接测量岩石杆的局部位移，而DIC模块能够通过图像处理很好的解决这个问题。

本发明的有益效果是：可以测量不同温度下多尺度裂隙岩体中应力波传播特性，满足复杂试验的测量要求，通过DIC技术可以实现高温下测量应力波的传播。

附图说明

图1为用于研究高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置；

图2为密封板详图；

图中：1支座；2发射腔室；3子弹；4发射系统底座；5金属外壳；6石棉隔热层；7一维岩杆；8加热丝；9高速摄像机；10密封板金属外壳；11密封板石棉内层。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用的技术方案为一种用于研究高温下应力波在多尺度裂隙岩体中传播特性的试验装置，该装置用于测量应力波在微缺陷和宏观节理两种尺度裂隙岩体中的传播特性。