[发明专利]真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置

说明书

本发明公开了一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，包括加载控制系统和数据同步监测装置；加载控制系统由工控机、应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构和动力扰动加载控制机构组成；数据同步监测装置包括同步触发器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站和监测传感器。本发明通过同步触发器触发监测数据采集机构的方式实现数据采集的时间同步；加载控制系统中各机构还将其采集的数据传输至监测数据采集机构，加载控制系统与监测传感器同步并联采集的方式实现加载控制系统和数据同步监测装置的数据同步耦合匹配；并通过双路重复采集的方式实现数据同步精准校验。

技术领域

本发明涉及深部岩石测试技术领域，尤其涉及一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置。

背景技术

随着对矿产资源需求量的增加和浅部资源的不断消耗，我国未来矿产资源开发将全面进入第二深度空间(1000～2000m)范围内的深部矿床，矿山深部开采将成为常态。在不同工程活动扰动诱发下，深部应力场、温度场、渗压场等多场耦合作用下岩体能量的积聚与释放是深部开采灾害频发的根源。深部各种灾害，如非均匀高初始应力下岩石动力扰动能量释放、采动岩体裂隙动态演化和水力渗流突变、温压耦合状态下的岩石动静力学破坏特性，演化过程复杂，影响因素众多。

深部多场耦合环境下的岩体在动力扰动作用下，其灾害现象的演化过程往往表现出快速、突变特点。现有的深部多场物理试验系统，往往开展静态或准静态的试验研究，系统的控制与监测系统对深部岩体的瞬态灾变过程的参数捕捉，还难以满足高精度定量分析的要求。例如，现有的真三轴加载平台的数据监测系统对试验过程中的应力、应变、温度、压力、流量、声学和影像等数据多采用相互独立采集仪器，各数据间还难以实现时间上的高精度同步匹配，严重影响了对试验现象的综合性分析。

因而，为了能够满足岩石多场耦合与动力扰动真三轴平台对深部岩石赋存的多场耦合环境与工程动力扰动的模拟，并高精度捕捉灾害现象的演化过程，必须对试验过程中涉及的应力、应变、温度、压力、流量、声学、影像等参数实施多通道的同步监测、高速采集和快速分析，以精准的多手段同步监测技术实现试验结果的定量化分析。

发明内容

本发明提供了一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，以解决现有的数据检测系统难以实现各参数采集在时间上的高精度同步匹配。

一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，包括加载控制系统和数据同步监测装置；

所述加载控制系统包括工控机，以及均与所述工控机连接的应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构和动力扰动加载控制机构；

所述数据同步监测装置包括同步触发器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站和监测传感器；所述监测传感器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站依次连接，所述工控机、监测数据采集机构均与所述同步触发器连接；

所述应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构、动力扰动加载控制机构7均与所述监测数据采集机构连接，所述数据存储与分析工作站与所述工控机连接。

进一步地，所述监测传感器包括设置于受测试件内的压力盒，设置于受测试件外表面静态应变片、第二动态应变片、声发射压电传感器、数字图像传感器，设置于受测试件渗流输入端的第一压力传感器、第一质量流量传感器、第一测温传感器，设置于受测试件渗流输出端的第二压力传感器、第二质量流量传感器、第二测温传感器；

所述压力盒、静态应变片、第二动态应变片、声发射压电传感器、数字图像传感器、第一压力传感器、第一质量流量传感器、第一测温传感器、第二压力传感器、第二质量流量传感器、第二测温传感器还均与所述监测数据采集机构连接。

进一步地，所述监测数据采集机构包括多通道模拟信号高速采集器、动静态应变仪、超动态应变仪、声发射采集仪和高速数字图像采集仪；