[实用新型]多点全方位CO2

说明书

本实用新型提供多点全方位CO₂相变致裂压力时程曲线测试系统，系统包括：变长多尺寸二氧化碳相变致裂器、二氧化碳相变致裂器充填设备、应力测试计、套筒式承能仓和动态应变测试仪；利用二氧化碳相变致裂在岩体内部激发应力波的特点，通过应力波衰减规律反演二氧化碳相变致裂时致裂孔孔壁处峰值荷载；通过多次室内试验，建立剪切片强度、CO₂充装量、套筒式承能仓各泄气孔合理泄压面积之间的函数关系式，并用得到的函数关系确定任意剪切片强度、CO₂充装量条件下的合理泄压面积；本实用新型提供的系统有益效果是：采用此系统测试获得的二氧化碳相变荷载压力时候曲线准确度高，能够作为二氧化碳相变荷载测试的有效手段。

技术领域

本实用新型涉及勘探岩土建筑领域，尤其涉及采用原位测试与室内试验相结合的多点全方位CO₂相变致裂压力时程曲线测试系统。

背景技术

二氧化碳相变致裂目前是炸药爆破最有效的替代手段，二氧化碳相变致裂对岩石介质做功的能量来源为超临界二氧化碳气化时的膨胀能，与炸药爆破相比，二氧化碳相变致裂具有威力大，振动小，无污染，无火花等优点。二氧化碳相变致裂原材料液态二氧化碳不属于管制品，其工业应用前景广阔。目前，此技术已被广泛运用于市政工程、玉石开采、水下爆破、煤层增透等方面的岩体开挖工程中。现阶段二氧化碳相变致裂理论仍落后于实际，明晰二氧化碳相变致裂荷载是二氧化碳相变致裂荷载理论研究的重要环节。

目前，二氧化碳相变致裂荷载定量描述时多采用TNT当量法，该方法中二氧化碳相变致裂荷载常常被等效为同断面等压荷载。实际上，二氧化碳相变致裂时，泄能口对应的孔壁所受峰值压力较不与泄能口相对的孔壁峰值压力更大，TNT当量法不能很好的描述二氧化碳相变致裂这一荷载特征。除此之外，部分学者采用二氧化碳相变致裂时程曲线描述二氧化碳相变致裂荷载，时程曲线测试方法主要有三种，一种是二氧化碳相变致裂管膛压测试，膛压测试的压力是二氧化碳相变致裂管中的压力，这与二氧化碳相变致裂器泄能口喷射口处的气体压力之间存在一定的差异，不能准确反映二氧化碳相变泄出压力；一种是采用卧式钢管内置二氧化碳相变致裂器，对钢管进行气动加载，沿致裂器长度方向设置一排传感器，测试沿致裂器长度方向各点的压力时程曲线，此方法仅仅测试了二氧化碳相变致裂器的沿程压降，无法测试二氧化碳相变致裂的同断面不等压荷载；此外，还有一种压力时程曲线获取方法，该方法利用PVDF压电薄膜传感器开展相变致裂荷载原位测试，测试时压电薄膜传感器设置在致裂器外壁，此方法测试获得的压力时程曲线无法准确描述泄能口正对孔壁岩石所受荷载，存在一定的误差。

实用新型内容

由于现有测试方法获取的相变致裂压力时程曲线与原位测试结果存在一定误差，且无法准确描述实际相变致裂时同断面不等压的特点，有鉴于此，本实用新型设计了一套多点全方位CO₂相变致裂压力时程曲线测试系统，采用该系统测试的压力时程曲线不仅能有效反映二氧化碳相变致裂同断面不等压的特点，还能充分反映二氧化碳相变致裂器的沿程压力损失，是一种高精度二氧化碳相变致裂压力时程曲线测试系统。

本实用新型提供的多点全方位CO₂相变致裂压力时程曲线测试系统，所述测试系统包括以下：

应力测试计、二氧化碳相变致裂器和套筒式承能仓；

所述应力测试计，包括光面钢筋和铁片；所述光面钢筋从上至下均匀间隔设置有4个应变监测点；每个应变监测点均设置有三个铁片；三个铁片之间两两互相垂直，且其中一个铁片沿所述光面钢筋轴向贴合设置于所述光面钢筋的外表面；

所述二氧化碳相变致裂器，包括充装头、电阻芯、活化器、储液管、泄能头和剪切片；所述充装头和所述泄能头均通过螺纹与所述储液管连接；所述电阻芯设置安装于所述充装头内部；所述活化器和所述充装头通过插槽连接；所述剪切片位于所述储液管和所述泄能头之间，用于控制二氧化碳相变致裂泄爆压力；所述泄能头的侧壁上对称设置有两个泄能口；