[发明专利]一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置及方法

权利要求书

1.一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，包括测试腔、加载机构、温度控制机构、温度监测机构、声发射监测机构和声波测试机构，所述测试腔的外层一次包围设置钢板、粘合层、填充层、耐火砖和隔热保温层，煤岩试样放置在测试腔内，测试腔的侧面上分别上开设有液压柱孔、测量孔和玻璃腔体；所述加载机构包括压头、液压柱、应变片、应变数据仪和应变数据处理器，上部的压头和液压柱相连，液压柱上设置有应变片，应变片与应变数据仪和应变数据处理器相连；所述温度控制结构包括电热丝、温控仪和电源，电热丝固定在隔热保温层中，温控仪控制电热丝加热；温度监测机构监测煤岩试样中的温度；所述声发射监测机构包括声发射探头、前置放大器、声波数据仪和声波处理器，声发射探头和前置放大器相连，声波数据仪采集声发射探头的信号，声波处理器对声发射信号进行处理；所述声波测试机构包括次声波传感器、次声波数据仪和次声波处理器，次声波传感器配置在测试腔的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，所述测试腔的顶部设置有端盖，测试腔的空间为长方体，所述煤岩试样的形状和尺寸与测试腔相互配合。

3.根据权利要求1所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，所述测试腔上设置有多个液压柱孔，液压柱孔和多个液压柱相互配合，所述液压柱向煤岩试样施加载荷。

4.根据权利要求3所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，所述测试腔的各个侧面分别设置有多个液压柱孔，测量孔和液压柱孔相邻布置。

5.根据权利要求1所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，所述电热丝均匀排布在测试腔各个侧面的隔热保温层中，电热丝加热煤岩试样的最高温度为600℃；所述温度监测机构监测并确定热电偶传感器在煤岩试样中的位置。

6.根据权利要求1所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，其特征在于，所述声发射探头或热电偶传感器从测量孔伸入测试腔内；所述声发射监测机构监测煤岩试件损伤破裂的动态过程。

7.一种煤岩损伤条件下的声波测试方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试实验装置，步骤包括：

S1.制作煤岩试样，确定煤岩试样的抗压强度，并封装煤岩试样；

S2.将煤岩试样放置在测试腔内，并安装温度监测机构、声发射监测机构和声波测试机构；

S3.加载机构利用液压柱施加载荷，温度控制机构控制煤岩试样的温度，同时温度监测机构、声发射监测机构和声波测试机构对煤岩试样进行实时监测；

S4.加热过程中控制升温速率和最高温度，调整非均布载荷的加载方式；

S5.获取并分析煤岩试样加载过程中的温度、应变、声发射和次声波监测参数；

S6.在相同的试验条件下进行至少3个煤岩试样的测试。

8.根据权利要求7所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试方法，其特征在于，所述煤岩试样受到的载荷为均布载荷或非均布载荷；所述均布载荷对煤岩试样的各个平面均施加均布载荷；所述非均布载荷具体是在其中一个加载平面内通过多个液压柱分别施加载荷，或者在多个加载平面通过多个液压柱分别施加载荷。

9.根据权利要求7所述的一种煤岩损伤条件下的声波测试方法，其特征在于，所述声发射探头通过测量孔插入测试腔，并在声发射探头和岩石试样的接触位置涂抹凡士林；热电偶传感器通过测量孔插入测试腔内或插入煤岩试样内部。