[发明专利]一种基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统

权利要求书

1.一种基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，包括真三轴硬岩微波致裂装置、岩石响应动态监测与微波参数智能调控系统、控制器和计算机，所述真三轴硬岩微波致裂装置包括真三轴应力加载装置和硬岩微波致裂装置；

所述真三轴应力加载装置包括加载框架以及设置于加载框架的岩样移动结构，所述加载框架包括上水平框架、下水平框架、左垂直框架、右垂直框架以及设置于下水平框架上方的横向框架，所述横向框架包括通过4根拉杆连接的前加载板和后加载板，所述下水平框架的侧面设置有装样台；所述上水平框架的下方安装Y向荷载千斤顶，用于承载Y方向的反作用力；所述左垂直框架靠近岩样的一侧安装X向荷载千斤顶，用于承载X方向的反作用力；所述后加载板安装有Z向荷载千斤顶，用于承载Z方向的反作用力；所述下水平框架的顶部、X向荷载千斤顶、Y向荷载千斤顶和Z向荷载千斤顶之间的空间构成用于放置岩样的三轴压力室；

所述硬岩微波致裂装置包括激励腔、矩形波导、磁控管、热电偶、环形器、冷水循环、流量计、功率计、自动阻抗调谐器、耦合器、微波加热器和屏蔽腔，所述矩形波导的一端与激励腔连接，所述矩形波导的另一端与微波加热器连接，所述矩形波导上依次设置环形器、耦合器和阻抗自动调谐器；所述磁控管安装于激励腔内部，并与微波电源连接，所述磁控管还依次与冷水循环和流量计连接，流量计用于监测和显示冷水的流量；所述环形器依次与水负载和热电偶连接，热电偶用于监测和显示水负载的温度；所述耦合器分别与功率计和阻抗自动调谐器连接；所述屏蔽腔设置于矩形波导的外部，并与前加载板固定连接，用于屏蔽未被岩样吸收的电磁能；

所述岩石响应动态监测与微波参数智能调控系统包括CCD工业相机、温度采集装置和防电磁耐高温声波-声发射一体化传感器；所述CCD工业相机实时记录微波致裂过程中的图像并传输到计算机保存和显示；所述温度采集装置采集岩石实时温度并传输到计算机保存和显示；所述防电磁耐高温声波-声发射一体化传感器与声发射仪连接，所述防电磁耐高温声波-声发射一体化传感器监测岩石实时波速和声发射并通过声发射仪传输到计算机保存和显示；计算机的内嵌程序根据岩石实时波速和声发射计算波速降、声发射累计数和声发射率，并把岩石实时温度、波速降、声发射累计数和声发射率发送至控制器，控制器根据波速降、岩石实时温度、声发射累计数和声发射率调整微波功率与微波加热时间。

2.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，所述岩样移动结构包括移动式悬臂吊、Z向推移千斤顶和X向推移千斤顶，所述移动式悬臂吊连接于上水平框架的顶部，用于将岩样吊运或者吊离装样台；所述Z向推移千斤顶设置于装样台的上方，用于将岩样推至或者迁离右垂直框架的侧面；所述X向推移千斤顶设置于右垂直框架的内部，用于将右垂直框架侧面的岩样推至或者迁离三轴压力室。

3.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，所述X向荷载千斤顶、Y向荷载千斤顶和Z向荷载千斤顶的油缸侧壁均分别安装有压力传感器，三个压力传感器均分别与计算机连接，将压力数据传输到计算机保存和显示。

4.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，所述前加载板的中部开设矩形孔，所述矩形孔的长和宽均分别大于岩样前表面的长和宽。

5.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，矩形波导穿过屏蔽腔并与屏蔽腔通过铝箔胶带和软质金属网连接。

6.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，所述微波加热器采用微波表面加热器或者微波孔内加热器。

7.根据权利要求1所述的基于真三轴应力下的微波智能加载致裂硬岩试验系统，其特征在于，所述温度采集装置为安装于岩样前方的红外热成像仪或者安装于岩样孔壁的分布式高温光纤；所述红外热成像仪采集岩石表面实时温度并传输到计算机保存和显示；所述分布式高温光纤与解调仪连接，所述分布式高温光纤采集岩石孔壁实时温度，岩石孔壁实时温度通过解调仪解调后传输到计算机保存和显示。