[发明专利]一种低温饱和岩石冻融波速与变形实时测量方法

说明书

本发明涉及一种低温饱和岩石冻融波速与变形实时测量方法。其技术方案是：采用低温岩石声波波速与变形测试装置，测得冻融时刻为t_i时的待测试样(24)高度方向的位移C_i‑1和待测试样(24)侧面方向的位移之和利用该测试装置各方向位移测量误差对待测试样(24)位移测试结果进行校正：校正后待测试样(24)高度方向的位移R_i‑1＝C_i‑1+β_i‑1；校正后待测试样(24)侧面方向的位移之和将待测试样(24)的高度h_di＝R_i‑1+h_s输入到声波检测仪(23)中，读取待测试样(24)波速v_i；得到待测试样(24)的高度方向应变和侧向应变本发明能实时测量岩石冻融过程中波速与变形，测试结果准确可靠。

技术领域

本发明属于低温岩石室内测试技术领域。具体涉及一种低温饱和岩石冻融波速与变形实时测量方法。

背景技术

低温岩石冻融室内试验中，饱和岩石中的孔隙水在低温作用下冻结，产生了约9％的体积膨胀，这种反常膨胀导致了岩石内部产生了较大的拉应力，从而导致岩石产生冻胀变形，当这种变形超过岩石弹性极限时，就会造成岩石损伤。因此，在研究岩石低温冻融循环过程中的损伤劣化机理，不可避免的要对岩石冻融过程中冻融损伤进行监测。

岩石损伤劣化是岩石内部微观过程，无法通过肉眼直接观察到，一般通过间接的方式对其进行监测，其中包含核磁共振、单轴压缩力学试验、CT技术、声波测试等方式建立岩石宏观物理量与岩石内部损伤的关系。目前，常温岩石力学试验损伤监测研究取得了迅速发展，科技人员提出利用声波测试技术连续监测岩石试样单轴压缩过程中声波波速的方法：“一种测量岩石压缩裂纹扩展过程声波波速的连续测量方法”(CN102589672A)；“一种岩石时效劣化过程的测试方法”(CN102928512A)。还有科技人员提出结合声波测试及声发射监测技术共同监测岩石受荷破坏过程中岩石内部损伤规律：“一种岩石声波、声发射同步测量的方法及装置”(CN103954690A)。上述方法应用领域为常温岩石室内力学试验领域，在低温冻融室内试验领域可操作性不强：首先，上述测量方法没有考虑温度的影响；其次在测量岩石声波波速时没有考虑岩石受荷后测量方向上的距离变化，然而这种距离的变化直接影响波速测试结果。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的在于提供一种能实时、准确的测量岩石冻融过程中声波波速和实时、准确测量岩石冻融过程变形的低温饱和岩石冻融波速与变形实时测量方法，测量结果可靠，为岩石低温冻融循环过程中的损伤劣化机理研究奠定了基础。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体步骤是：

步骤1、待测试样和校正试样的制备

将待测试样初坯于105℃条件下烘干12～24h，置于真空抽气桶中，在-0.1MPa条件下静置4～6h。再向所述真空抽气桶中注水至试样高度1/4，以后每隔2h注水一次，依次注水至试样高度1/2、试样高度3/4和试样全部淹没，浸泡48h，取出后拭干表面，得到饱和待测试样。然后在所述饱和待测试样的上端面和下端面分别涂抹一层超声波耦合剂，在所述饱和试样四个侧面涂一层密封树脂，得到待测试样。

所述待测试样初坯的材质为岩石，待测试样坯体的长×宽×高＝l₀×l₀×h₀；所述待测试样的长×宽×高＝l_s×l_s×h_s。

在校正试样初坯的上端面和下端面分别涂抹一层超声波耦合剂，在校正试样初坯的四个侧面涂一层密封树脂，然后将温度传感器密封在校正试样坯体的一个侧面上，得到校正试样。

所述校正试样初坯的材质为铜、或为铝；所述校正试样初坯的长×宽×高＝l₀×l₀×h₀。